Đồ án Nghiên cứu hệ thống ATM và ứng dụng ATM trong mạng cục bộ

nhau . Tất cả các tế bào trống đều bị loại bỏ . Các tế bào ATM hữu ích nằm ở bộ đệm đầu vào cho tới khi chúng được trộn với nhau ở những tế bào nhánh khác thành một dòng duy nhất ở đầu ra . Tốc độ ở đầu ra phụ thuộc vào đặc điểm của luồng thông tin các nhánh đầu vào và mức độ tập trung các nhánh đó của bộ tâp trung . Như vậy tốc độ đầu ra luôn nhỏ hơn tổng tốc độ các nhánh đầu vào . Bộ dãn ATM thực hiện chức năng nguợc với bộ tập trung . Dòng ATM ở đầu vào được tách thành các luồng thông tin khác nhau và được chèn các tế bào trống để tái tạo lại các đầu ra tương ứng . 4.2.4 Bộ nối xuyên ATM ( ATM Cross-connect) Bộ nối xuyên có p đầu vào và q đầu ra . Nhiệm vụ chính của nó là phân hoặc ghép luồng các đường ảo VP (xem 3.3.2.1) ở đàu vào và đưa chúng tới các đầu ra thích hợp. Việc phân / ghép luồng này dựa trên giá trị VPI của các tế bào,do đó bộ nối xuyên còn được gọi là chuyển mạch VP.Bộ nối xuyên ATM còn thực hiện chức năng loại bỏ tế bào trống ra khỏi dòng thôngtin đầu vào ( đây cũng là chức năng của bộ tập trung ) . 4.2.5 Chuyển mạch ATM Cấu trúc chuyển mạch đã được trình bày ở chương 3 , tuy vậy trong thực tế chuyển mạch ATM còn bao gồm bộ tập trung ,bộ dãn ,bộ ghép kênh và phân kênh để làm cho dòng tế bào và đầu ra thích hợp với tốc độ bên trong đã được xác định trước . Tại đầu vào ,phần tiêu đề của các tế bào ATM được kiểm tra để định đường đầu ra thích hợp. Thông tin ở phân tiêu đề được sử dụng như một con trỏ trong bảng truyền đạt , bảng này chứa các thông tin định đường cho tế bào . Nút chuyển mạch ATM 1 2 p p Hình 4.1. Nút chuyển mạch ATM 4.2.6 Các khối dịch vụ Các khối dịch vụ là một phần của mạng , chúng thực hiện các chức năng của các lớp cao hơn lớp ATM như lớp AAL,mặt phẳng điều khiển ( xem 3.6.1) . Dưới đây là một số khối dịch vụ điển hình : - Khối dịch vụ thu nhận các thông điệp báo hiệu , thực hiện các chức năng xử lý cuộc gọi và điều khiển bảng ma trận chuyển mạch . Khối dịch vụ phục vụ cho việc truyền số liệu không liên kết ( Connectionless data service) có tốc độ cao ,chúng thực hiện các chức năng tạo và tháo gói , kiểm tra phần tiêu đề gói lớp 3 và định đường cho các gói tới đích cần thiết hoặc tới một khôí dịch vụ số liệu không liên kết khác. Cầu phân phối (Multicast bridge) thu nhận tế bào từ một đầu vào ,nhân bản các tế bào này và gửi chúng tới nhiều đích khác nhau . 4.2.7 Phần tử kết nối liên mạng IWU (Interworking Unit) Phần tử kết nối liên mạng IWU có nhiệm vụ kết nối các mạng khác nhau vào mạng B-ISDN. Thông thường nó thực hiện các chức năng biến đổi các thủ tục của mạng hiện hữu cho phù hợp với các thử tục của mạng băng rộng. 4.3 Các chức năng truyền dẫn băng rộng Sau đây ta sẽ xem xét chi tiết các chức năngđã được trình bày ở 4.1 4.3.1 Tạo ra các tế bào ATM ừ dòng thông tin liên tục Thông thường các thiết bị đầu cuối băng rộng gửi vào kênh truyền thông tin đã được đóng thành các tế bào ATM dài 53 byte . Trong trường hợp này không cần bổ xung các chức năng đóng gói . Tuy vậy việc tạo gói cần thiết khi kết nối các thiết bị thông tin không phải là ATM vào mạng băng rộng .Lúc này bộ chế tạo tế bào ATM sẽ cắt kênh truyền đồnh bộ STM ( Synchronous Transfer Mode) thành nhiều mẩu nhỏ thích hợp với trường thông tin của tế bào ,nó cũng làm các thông tin dạng chuyển mạch gói phù hợp với kích thước tế bào ATM . Sự chuyển đổi này thường được thực hiện ở thiết bị kết cuối mạng B-ISDN ( xem 3.7.1.1) hoặc bất kỳ ở đâu trong mạng băng rộng ,nơi có liên kết với một mạng không ATM. Ngược lại ,ta cũng cần có những thiết bị tháo gói để chuyển các tế bào ATM thành dòng thông tin thường . Hình 4.2 thể hiện việc tháo và tạo tế bào tại B-NT2. Sn Tn B-NT1 S hoặc R B-NT2 Bộ tạo / tháo tế bào ATM Hình 4.3 Sử dụng bộ tạo / tháo tế bào tại B-NT2 4.3.2 Truyền dẫn tế bào ATM 4.3.2.1 Các tiêu chuẩn của hệ thống truyền dẫn Về nguyên tắc ,tế bào ATM có thể được truyền trên hệ thống truyền dẫn khác nhau.ITU-T đã định nghĩa 2 chế độ truyền dẫn tại giao diện người sử dụng- mạng ,đó là chế độ truyền dẫn SDH và chế độ truyền dẫn dựa trên cơ sở tế bào ATM(xem3.6.2.1.2), điển hình là hệ thống phân cấp số cân đồng bộ PDH, được định nghĩa trong khuyến nghị G.703 của ITU-T. Hệ thống PDH hoạt động ở tốc độ 2,3,34,140 Mb/s theo tiêu chuẩn CHÂU ÂU hoặc 1,5 và 45 Mb/s theo tiêu chuẩn BĂC MY. Các giao diện của hệ thống truyền dẫn phải luôn tuân theo chuẩn đã vạch ra bởi ITU-T. Những giao diện khác nhau sẽ được sử dụng vào loại dịch vụ được truyền , tốc độ và lưu lượng truyền tại các thuê bao hoặc nút truy nhập ở chuyển mạch địa phương . Tại mạng trung kế và đường dài, các giao diện như nhau cùng được sử dụng để truyền tiếng nói ,số liệu hình ảnh, mỗi loại giao diện lại có phương thức truyền khác nhau ( về mặt khung truyền ,cách truyền là cáp quang hoặc điện và mã đường truyền) . Bảng 4.4 Minh hoạ các giao diện của hệ thống truyền dẫn băng rộng. Tên giao diện Tốc độ truyền Kiểu tín hiệu T1 1,544Mbit/s Điện DS3 45,76Mbit/s Điện OC1 51,84 Mbit/s Điện OC3 155,52Mbit/s Quang OC12 622,08Mbit/s Quang OC24 1,244Mbit/s Quang OC48 2,488Mbit/s Quang OC192 9,6Mbit/s Quang 4.3.2.2 Đồng bộ mạng Như đã trình bày trong 3.6.2.1.2 có hai hệ thống sẽ được ứng dụng rộng rãi trong kỹ thuật truyền dẫn ATM là hệ thồng truyền dẫn trên cơ sở tế bào và hệ thống truyền dẫn đồng bộ mà điển hình là mạng SONET/SDH. Mạng truyền dẫn dựa trên cơ sở tế bào ATM cần phải có khả năng đồng bộ từng bit cững như đồng bộ cả tế bào . Tại mỗi đầu vào của bộ ghép kênh hoặc nút chuyển mạch ATM cần phải cung cấp các tín hiệu đồng bộ độc lập để đồng bộ tế bào ở đầu vào với hệ thống bên trong .Khi giới hạn khoảng cách cực đại giữa một chu kỳ con là 26 tế bào ( xem 3.6.1.2) , độ lệch đồng bộ giữa đồng hồ bên ngoài và đồng hồ bên trong sẽ được điều chỉnh ( tế bào OAM mức vật lý mang các thông tin đồng bộ ngoài ) . trên nguyên tắc ,một đường truyền dẫn trong hệ thống truyền này không nhát thiết phải đồng bộ với các đường truyền dẫn khác. Ngược lại trong các mạng truyền dẫn đồng bộ của B-ISDN tín hiệu đồng bộ mạng phải được tạo ra từ những nguồn đồng hồ tin cậy và ổn định .Tất cả các phần tử trong mạng đều được đồng bộ trực tiếp từ một đồng hồ đơn .Tuy vây do không thể có đường liên kết trực tiếp từ nguồn đồng hồ đơn đó tới mỗi phần tử trong mạng nên thông tin đồng bộ của một nút mạng thường được lấy từ nút kề với nó .Nút mạng này tới lượt nó lại chuyển tín hiệu đồng bộ tới nút tiếp theo ,như vậy toàn bộ thiết bị trong mạng đều được đồng bộ.Bởi vì đồng hồ là phần tử rất quan trọng trong các mạng truyền dẫn đồng bộ nên cần phải có một nguồn khác dự trữ. Trong B-ISDN ,mỗi nút mạng cần có khả năng nhanh chóng chuyển sang sử dụng nguồn đồng bộ dự trữ trong trường hợp nguồn chính bị hỏng hay thiết bị bị mất đồng bộ trong một khoảng thời gian ngắn. Thông thường nguồn đồng bộ dự trữ nằm ngay bên trong nút mạng .Hình 4.5 minh hoạ một ví dụ đồng bộ trong mạng B-ISDN Nguồn đồng hồ dự trữ Nguồn đồng hồ dự Mguồn dồng hồ dự Nguòn đồng hồ dự trữ Thiếtbị Núttruynhập Nút mạng Nút mạng Nút Thiết đầu mạngATM ATM Truy bị cuối nhập đầu Nguồng đồng ATM cuồi Hồ chính Đường cung cấp nguồn đồng bộ chính Đường cung cấp nguồn đồng bộ dự trữ Hình 4.5:Cung cấp đồng bộ cho mạng truyền dẫn ATM 4.3.3 Ghép kênh tập trung dòng thông tin Trong bộ ghép kênh SDH các tế bào trống không được loại khỏi luồng thông tin đầu vào ,như vậy có nghĩa là bộ ghép không có chức năng xử lý các “container” SDH mang tế bào ATM( xem 3.6.2.1.2).Hình 4.6 trình bày một bộ ghép kênh SDH. 155,520Mb/s 1 STM-1 Bộ tập trung 155,520Mb/s ATM STM-1 155,520Mb/s P STM-1 Hình 4.6. Bộ tập trung ATM Ngược lại bộ tập trung ATM ,tất cả các tế bào trống đều được tách ra khỏi dòng tế bào mang thông tin có ích .Vì vậy dung lượng thôngtin tại đầu ra của bộ tập trung ATM nhỏ hơn tổng dung lượng thông tin đầu vào , điều này được minh hoạ trên hìng 4.6. Bộ tập trung ATM tháo các tế bào ATM ra khỏi khung truyền dẫn ( trên hìng vẽ là khung STM-1).Loại bỏ những tế bào trống hoặc bị lỗi sau đó ghép các tế bào mang thông tin hữu ích vào khung STM-1 . Trong thí dụ trên hình 4.6 tỷ lệ tập trung là 1/p,tuy vậy tỷ lệ này chỉ đúng với số p nhỏ (cho tới 8) và tốc độ truyền của dòng thông tin hữu ích tại mỗi nhánh không quá 20 Mb/s . 4.3.4 Phân luông và trung chuyển dòng tế bào Dường dây thuê bao Luồng A Luồng B Đường dây thuê bao Chuyển mạch địa phương Nút nối xuyên ATM Hình 4.7. Phân luồng thông tin ở nút nối xuyên Chức năng phân luông thông tin và trung chuyển dòng tế bào được thực hiện ở nút nói xuyên .cũng như chuyển mạch ATM ,nút nối xuyên có thể có dễ dàng liên kết các kênh ảo VC , đường ảo VP ở đầu vào với các VC,VP ở đầu ra và do đó cho phép thiết lập các cuộc nối kênh ảo VCC và cuộc nối đường ảo VPC qua mạng (xem 3.3.2.3) . Nó còn thực hiện các chức năng vận hành ,quản lý ,bảo dưỡng OAM cần thiết ở lớp vật lý và lớp ATM . Bộ nối xuyên có thể được sử dụng trong mạng truy nhập để phân tách luồng thông tin của khách hàng thành một luồng đi tới nút chuyển mạch địa phương và các luồng cố định đi tới một điểm nào đó trong mạng . Hình 4.7 minh hoạ việc phân luồng thông tin ở lớp nối xuyên . Trong khi chuyển ATM thiết lập và giải phóng cuộc nối thông qua các thủ tục báo hiệu thì nút nối xuyên lại được điều khiển bởi mặt phẳng quản lý . 4.4 Mạng truyền dẫn SONET /SDH SONET/ SDH là một hệ thống đóng vai trò quan trọng trong sự phát triển B-ISDN . SONET (Synchronous Optical network ) là một giao diện truyền dẫn quang được hãng Bellcore đưa ra và được chuẩn hoá bởi ANSI (American Nation Standard institude ) . Tương đương với SONET , ITU-T cũng đưa ra chuẩn riêng của mình là hệ thống phân cấp số đồng bộ SDH (Synchronous Digital Hứeachy ), Những tiêu chuẩn của hệ thống này nàm trong khuyến nghị G.707, G.708, G.709. Trong quá trình phát triẻn hai chuẩn truyền dẫn trên , người ta nhận thấy điều hết sức cần thiết là phải đồng nhất về mặt tiêu chuẩn cũng như yêu cầu của cả ITU-T cũng như ANSI . Cuối cùng hai tổ chức trên đã đi đến một thoả hiệp cho phép tạo tính tương thích giữa hai hệ thống SONET và SDH . Vì vậy về mặt cấu trúc cũng như tốc độ truyền , hai hệ thống này có rất ít điểm khác biệt về mặt thực tế , hệ thống SONET/ SDH được xây dựng và phát triển nhằm đạt một số mục đích sau : Đưa ra các chuẩn phân cấp phân cấp truyền dẫn mới để có thể mang các kênh truyền dẫn cơ sở của cả CHÂU ÂU và BĂC MY (thí dụ : Cấp DS3 45,76 Mbps của BĂC MY hoặc kênh PCM 2.048 của CHÂU ÂU ). Tạo nên các chuẩn truyền dẫn quang đồng nhất để kết nối thiết bị của các nhà sản xuất khácnhau . Đưa ra khả năng giám sát , vận hành và bảo dưỡng mới . Tạo ra giao diện thuận tiện , đơn giản với nút chuyển mạch , nút nối xuyên và bộ ghép / tách luồng thông tin . Đưa ra một cấu trúc mền dẻo nhằm thoả mãn các dịch vụ đa tốc độ băng rộng của tương lai . Cung cấp khả năng truy nhập dễ dàng vào một vài kênh thông tin nào đó nằm trong khối thông tin đa kênh tốc độ cao 4.5 Cấu trúc mạng truyền dẫn băng rộng 4.4.1 Cấu trúc mạng địa phương Cấu hình mạng địa phương đơn giản nhất là cấu hình hình sao . trong cấu hình này , mỗi thuê bao đều có một đường dây truy nhập riêng. Hinh 4.9 trình bày các cấu hình mạng địa phương khác nhau . Cấu hình hình sao kép,và hình vòng cũng đóng vai trò quan trọng trong mạng địa phương . Để tối ưu hoá luồng thông tin tới người sử dụng ,các đường truy nhập từ thuê bao thường được nối với bộ nối xuyên trước khi đi tới nút chuyển mạh cũng như các nơi khác nhau trong mạng Đầu cuối Đầu cuối Đầu cuối Chuyển mạch địa phương Đầu cuối Đầu cuối Chuyển mạch địa phương Đầu cuối Nút nối xuyên Đầu cuối Đầu cuối Mạng Đầu cuối Đầu cuối Chuyển mạch địa phương Hình 4.9 : Một số cấu hình mạng địa phương 4.4.2 Cấu trúc mạng trung kế Mạng trung kế là mạng dùng để liên kết các nút chuyển mạch ( hoặc mạng địa phương ) lại với nhau . Từ thuê bao , một cuộc gọi đường dài sẽ đợc truyền qua nút chuyển mạch địa phương và mạng trung kế để tới đợc thuê bao bị gọi . Mạng trung kế thường được tạo thành từ bộ nối xuyên và nút chuyển mạch ATM, trong đó các nút nối xuyên hoặc bộ ghép kênh dóng vai trò trung gian giữa chuyểnATM và cac thiết bị truyền dẫn SONET. Thiết bị này có nhiệm vụ biến đổi dòng tế bào ATM thành dòng thông tin quang thích hợp với đường truyền . Hình 4.10 là một ví dụ về Mạng trung kế. Chuyển Mạch ATM Nút nối Xuyên Nút nối Xuyên Chuyển Mạch ATM Nút Nối xuyên Chuyển Mạch ATM Luồng thông tin Tới mạng địa Phương Luồng thông tin Tới mạng địa Phương Thiết bị truyền dẫn Đường trung kế Luồng thông tin Tớí mạng địa Phương Hình 4.10 Mạng trung kế 4.5 Tóm tắt chương này chúng ta đề cập đến tới các vấn đề có liên quan tới hệ thống truyền dẫn băng rộng và chức năng của chúng . Các giao diện của mạng truyền dẫn và vấn đề đồng bộ mạng cũng đã được nghiên cứu. Phần cuối của chương trình bày các nguyên tắc cơ bản để thiết lập cấu hình cho mạng địa phương và mạng trung kế. CHƯƠNG 5: TỔNG QUAN VỀ MẠNG MÁY TÍNH CỤC BỘ (LAN )HIỆN HỮU 5.1 kiến trúc của mạng cục bộ các mạng cục bộ thường có 3 loại kiến trúc chính (hình5.1) : : : : : : : hình sao (star) : : : : : : : :: : Hình vòng (ring) : : : : : : Hình cây (tree) Bus là trường hợp đặc biệt của hình cây có một thân , không có cành ,nên ta sẽ dùng từ ghép bus/cây. Trong dạng hình sao ,một phần tử chuyển mạch trung tâm được dùng để nối với tất cả các nút trong . Một trạm muốn truyền dữ liệu cần phải gửi một yêu cầu liên kết với một trạm đích nào đó tới trạm chuyển mạch trung tâm và trạm trung tâm này sử dụng chuyển mạch kênh để thiết lập , dữ liệu được trao đổi giữa hai trạm như thể chúng được nối với nhau bởi một liên kết điểm- điểm. Dạng hình vòng bao gồm một chu trình trong đó mỗi nút được nối với một phần tử lặp .dữ liệu lưu thông quanh vòng theo một chuỗi liên tiếp các liên kết dữ liệu điểm - điểm giữa các phần tử chuyển tiếp . Một trạm muốn truyền phải đợi đến lượt và gửi dữ liệu vào vòng dưới dạng một packet trong đó có chứa các địa chỉ của nguồn và đích cũng như dữ liệu cần chuyền . Khi packet tới , trạm đích sẽ sao dữ liệu vào bộ nhớ đệm của nó và packet tiếp tục lưu thông cho đến khi nó trở về lại nút nguồn , tạo ra một kiểu xác nhận tự nhiên. Dạng bus/cây được đặc trưng bởi việc sử dụng một phương tiện truyền tin dạng quảng bá ,đa truy nhập .Vì tất cả các thiết bị phân chia một phương tiện truyền thông chung nên ở mỗi thời điểm chỉ có một thiết bị có thể truyền và cũng giống trường hợp dạng vòng , dữ liệu được gói trong một packet có chứa các địa chỉ nguồn và đích. Mỗi trạm kiểm soát phương tiện truyền và sao cho các gói dành cho nó . 5.2 Phương tiện truyền Bảng 2.1 cho ta danh sách các phương tiện truyền thích hợp với mạng cục bộ : cặp dây xoắn ,cáp đồng trục và sợi quang .Các đặc tính được chỉ ra trong bảng cho phép so sánh hiệu quả cũng như khả năng ứng dụng của mỗi loại phương tiện . Đặc tính phương tiện Tốc độ truyền dữ liệu tối đa (Mb/s) Tầm cực đại ứng với tốc độ ( km) Số lượng thiết Bị ghép nối Cặp dây xoắn 1-2 Vài 10 Cáp đồngtrục (50W) 10 Vài 100 Cáp đồng trục(75W) 20-50 1-10 10-1000 Cáp sợi quang 10 ? 1 ? 10 ? Bảng 5.2 Các đặc tính chủ yếu của các phương tiẹn truyền dùng cho mạng cục bộ 5.3 Quan hệ giữa phương tiện truyền và kiến trúc Việc lựa chọn phương tiện truyền tin và kiến trúc cho một mạng cục bộ không thể làm độc lập với nhau .Bảng 5.3 cho các tổ hợp mong muốn . Hình dạng Phươngtiện Bus Cây Vòng Sao Cặp dây xoắn x x x Cáp đồng trục băng hẹp x Cápđồng trục băng rộng x x Cáp sợi quang x Bảng 5.3 Các quan hệ giữa truyền tin và kiến trúc Kiến trúc bus có thể được cài đặt đối với hoặc cặp dây xoắn hoặc cáp đồng trục . Kiến trúc cây có thể dùng với cáp đồng trục băng rộng . Tính chất đơn hướng của tín hiêu băng rộng cho phép xây dựng một kiến trúc cây ,còn tính chất song hướng của tín hiệu băng hẹp trên cặp dây xoắn hoặc cáp đồng trục nói chung không thích hợp với kiến trúc cây. Kiến trúc vòng đòi hỏi các liên kết điểm - điểm giữa các bộ chuyển tiếp . Cặp dây xoắn , cáp đồng trục băng hẹp và sợi quang có thể được sử dụng để cung cấp các liên kết đó . cáp đồng trục băng rộng không thích hợp với kiến trúc vòng vì mỗi bộ lặp trong trường hợp đó cần có khả năng tiếp nhận và truyền lại một cách không đồng bộ các dữ liệu trên nhiều kênh . Giá thành cao của những thiết bị như vậy sẽ được chấp nhận . Kiến trúc sao đòi hỏi một liên kết giữa mỗi trạm và trạm chuyển mạch trung tâm . cặp dây xoắn sẽ thích hợp nhất với nhiệm vụ đó . Tốc độ truyền cao của cáp đồng trục hoặc sợi quang có thể vượt quá khả năng của các bộ chuyển mạch thông thường . 5.4 Các giao thức điều khiển truy nhập phương tiện truyền Tất cả các mạng cục bộ đều bao gồm một tập các thiết bị cùng phân chia khả năng truyền dữ liệu của mạng . Do vậy cần phải có các phương pháp điều khiển việc truy nhập vào phương tiện truyền để cho hai thiết bị bất kỳ có thể trao đổi dữ liệu khi muốn . Hình 5.4 cho sơ đồ phân loại các giao thức điều khiển truy nhập phương tiện truyền. Điều này dẫn tới việc ghép kênh hoặc theo thời gian hoặc theo tần số . Các kỹ thuật điều khiển truy nhập có thể là đồng bộ hoặc không đồng bộ . Ghép kênh TDM FDM Đồng bộ Không đồng bộ PBX Truy nhập ngẫu nhiên Truy nhập có điều khiển CSMA CSMA/CD Vòng có khe TOKEN TOKEN Tránh BUS RING đụng độ Chèn thanh ghi Hình 5.4 Các kỹ thuật điều khiển truy nhập mạng cục bộ 5.4.1 truy nhập ngẫu nhiên CSMA/CD Trước khi xem xét giao thức CSMA/CD ta tìm hiểu phương án đơn giản của nó là CSMA/, hay còn gọi là phương pháp LBT(listen before talk - nghe trước khi nói ). Một trạm muốn truy nhập phương tiện truyền , phải nghe xem phương tiện truyền rỗi hay bận . Nếu phương tiện truyền rỗi thì trạm bắt đầu truyền packet đi . Nếu phương tiện truyền đang bận thì trạm thực hiện một trong ba giải thuật được gọi các giải thuật “kiên trì “-Persitent algorithms sau đây: Giải thuật tạm rút lui none- persitent . Trạm tạm thời rút lui chờ đợi trong một thời gian ngẫu nhiên nào đó rồi bắt đầu nghe phương tiện . Giải thuật 1- persitent : Trạm tiếp tục nghe đến khi phương tiện rỗi thì truyền dữ liệu . Giải thuật P- persitent : trạm tiếp tục nghe đến khi phương tiện rỗi thì truyền dữ liệu đi với xác suất P định trước nào đó . Ngược lại nó tạm rút lui chờ đợi trong một thời gian cố định rồi truyền đi với xác suất P hoặc tiếp tục chờ đợi với xác suất (1-P). Giải thuật none- Persitent có hiệu qua trong việc tránh xung đột vì hai trạm cần truyền khi thấy phương tiện truyền sẽ cùng rút lui chờ đợi trong các thời đoạn ngẫu nhiên khác nhau . Nhược điểm của nó là có khoảng thời gian chết sau mỗi cuộc truyền .ngược lại giải thuật 1- persitent cố gắng giảm thời gian chết bằng cách cho phép một trạm đợi có thể truyền ngay sau khi một cuộc truyền khác kết thúc . Song nếu có nhiều hơn một trạm đang đợi thì xung đột xảy ra . Giải thuật P- persitent phức tạp hơn cốt để tối thiểu hoá cả xung đột lẫn thời gian chết vì chỉ nghe trước khi nói còn trong khi nói thì không nên mặc dù có xung đột nên các trạm không hay biết gì mà vẫn cứ tiếp tục truyền nốt các packet của mình , gây ra việc chiếm dụng vô ích phương tiện truyền . Nhược điểm rõ ràng đó của CSMA được khắc phục bởi giải thuật CSMA/CD mà người ta gọi là phương pháp LWT( listen while talk- nghe trong khi nói ), trong đó có hai qui tắc sau được bổ xung vào giao thức CSMA: * Trong khi một trạm đang truyền nó vẫn tiếp tục nghe trên phương tiện truyền . Nếu phát hiện thấy có xung đột thì nó ngừng việc truyền và tiếp tục gửi tín hiệu thêm một thời gian nữa để đảm bảo tất cả các trạm đều nghe được sự kiện xung đột đó. Sau đó trạm tạm chờ đợi trong một thời đoạn ngẫu nhiên nào đó rồi thử truyền lại bằng cách sử dụng CSMA. 5.4.2 token bus (bus dùng thẻ bài) Token Bus là kỹ thuật trong đó các trạm Bus (hoặc cây ) tạo nên một vòng logic : Đó là các trạm được xác định theo dãy thứ tự mà trạm cuối cùng của dãy sẽ tiếp liền sau bởi trạm đầu tiên . Mỗi trạm được biết địa chỉ của trạm kề trước và sau nó .Hình 5.5 Một packet điều khiển mà ta gọi là thẻ bài ( token) được dùng để cấp phát quyền truy nhập phương tiện truyền , nó được chạy trên vòng logíc này . Khi một trạm nhận được Token thì nó được trao quyền sử dụng phương tiện trong một thời đoạn xác định , trong thời đoạn đó nó có thể truyền một hoặc nhiều packet dữ liệu . Khi công việc đã song hoặc đã hết thời hạn cho phép , trạm sẽ chuyển Token đến trạm kế tiếp trong vòng logíc . Các trạm không sử dụng Token vẫn có thể có mặt trên Bus nhưng chúng chỉ có thể trả lời cho các yêu cầu xác nhận ( nếu chúng là đích của packet nào đó) . Trạm A Trạm C Trước= C Trước = B Sau = B Sau = A Trạm B Trạm D Trước= D Trước = A Sau = C Sau = B Hình 5.5: Token Bus Cần nhấn mạnh rằng thứ tự vật lý của các trạm trên BUS là không quan trọng và độc lập với thứ tự Logíc . Phương pháp này đòi hỏi một công việc khó khăn : đó là việc duy trì vòng logic . Tối thiểu cần phải thực hiện các chức năng sau : cần bổ xung trạm vào vòng logic : Các trạm không tham dự cần được xem xét định kì để được chấp nhận bổ xung vào vòng logic. Loại bỏ trạm khỏi vòng logic : Một trạm có thể tách ra khỏi vòng bằng các nối trạm trước và trạm sau nó với nhau . Quản lý sai sót: Một số sai sót có thể xảy ra . Chẳng hạn : địa chỉ trùng ( hai trạm đều nghĩ đến lượt mình) ,và“gãy vòng“(không trạm nào nghĩ tớilượt mình) . Khởi tạo vòng logic : Khi thiết đặt mạng hoặc sau khi vòng logic bị gãy , cần phải tái tạo lại vòng .Cần có một giải thuật phân tán nào đó để vào trạm đầu , trạm nào thứ hai … Nhược điểm của Token Bus là quản lý phức tạp ,nhưng nó có ưu điểm là điều hoà lưu thông , thích hợp khi lưu lượng lớn. 5.4.3 Token ring – Truy nhập có điều khiển Phương pháp Token ring dựa trên việc lưu chuyển trong vòng một Packet Token nhỏ . Trong Packet có một bit biểu diễn trạng thái sử dụng của nó ( bận hoặc rỗi -Busy or free). Khi tất cả các trạm đều rỗi thì Token được đặt ở vị trạng thái Free ( rỗi ). Một trạm muốn truyền số liệu phải đợi đến khi Token đi qua , thay bit trạng thái của Token từ Free thành Busy và truyền một gói dữ liệu đi cùng với token đó . Lúc này không còn Token Free trên vòng nữa và do vậy các trạm cần truyền phải đợi . Gói dữ liệu được truyền đi một vòng và được trạm đích ( có địa chỉ ghi trong gói dữ liệu ) sao lại rồi đi tiếp cho đến khi quay về trạm phát . trạm phát sẽ xoá bỏ gói dữ liệu , thay đổi Token sang trạng thái Free và gửi nó vào vòng để các trạm khác có thể nhận được quyền truyền dữ liệu trên mạng. B A Free Token C D Hình 5.6: Token ring Kỹ tuật Token ring cũng có một số ưu điểm giống như kỹ thuật Token Bus . Các ưu điểm chính là khả năng điều hoà lưu thông . Nhược điểm chủ yếu là các yêu cầu để duy trì Token: Việc mất thẻ bài làm cho trên vòng không còn thẻ bài lưu chuyển nữa. Một thẻ bài bận lưu chuyển không dừng trên vòng . Đối với vấn đề mất thẻ bài , có qui định trước một trạm điều khiển chủ động . Trạm này sẽ phát hiện tình trạng mất thẻ bài bằng cách dùng chế độ ngưỡng thời gian và phục hồi bằng cách phát đi một thẻ bài “ rỗi” mới. Đối với vấn đề thẻ bài lưu chuyển không dừng , trạm monitor sử dụng một bit trên thẻ bài ( gọi là monitor bit) để “đánh dâú” ( đặt giá trị 1) khi gặp một thẻ bài “bận “ đi qua nó . Nếu nó gặp lại một thẻ bài” Kiến bận” với bit đã đánh dấu đó thì có nghĩa là trạm nguồn đã không nhận lại được đơn vị dữ liệu của mình và thẻ bài bận cứ quay vòng mãi . Lúc đó ,trạm monitor sẽ đổi bit trạng thái của thẻ bài thành “ rỗi “ và chuyển tiếp trên vòng . Các trạm còn lại trên vòng sẽ có vai trò bị động : chúng theo dõi phát hiện tình trạng sự cố của trạm monitor chủ động và thay tế vai trò đó . Cần có một giải thuật để chọn trạm thay thế cho trạm monitor hỏng. 5.5 .ATM- LAN 5.5.1 Kiến trúc ATM – LAN Có ba thế hệ của LAN : thế hệ thứ nhất : Được đặc trưng bởi CSMA /CD và token ring .Nó cung cấp nối kết từ đầu cuối tới host và hỗ trợ cho kiến trúc khách - chủ . Thế hệ thứ hai : Được đặc trưng bởi FDDI . Nó đáp ứng cho nhu cầu trục xương sống ( backbone ) của LAN và hỗ trợ cho các trạm làm việc ở tốc độ cao . Thế hệ thứ ba : Được đặc trưng bởi ATM- LAN . Nó được thiết kế để cung cấp thông lượng số liệu tổng (aggregate throungput) và bảo đảm truyền theo thời gian thực , được dùng trong ứng dụng đa phươngtiện. ATM rất thích hợp cho việc đáp ứng các yêu cầu hỗ trợ đa dịch vụ bảo vệ các lớp ứng dụng video thời gian thực,tiện lợi cho hoạt động giữacông nghệ LAN và WAN,cung cấp thông lượng lớn. Bằng cách sử dụng đường dẫn ảo , kênh ảo , có thể dễ dàng tạo ra các lớp dịch vụ ATM ,dễ dàng phân cấp bằng cách bổ xung thêm nút (node) chuyển mạch ATM và sử dụng tốc độ dữ liệu cao hơn ( hoặc thấp hơn ) trong trường hợp nối thêm các thiết bị . Thuật ngữ ATM - LAN được dùng bởi các nhà cung cấp và nghiên cứu ứng dụg cho cấu hình khác nhau .ATM - LAN là một cách sử dụng đơn giản của việc sử dụng ATM như là một giao thức truyền số liệu . 155Mbps 155 Mb/s 10- Mb/s Ethernet Tới mạng ATM Công cộng 155 Mb/s 100Mb/s : : Liên kết FDDI 100Mb/s 622Mbps ATMLAN khác : : : : Hình 5.6 Cấu hình của ATM-LAN 5.5.2 Các dạng của ATM – LAN Bao gồm các dạng sau : Cổng nối tới ATM - WAN : Chuyển mạch ATM hoạt động như một Router và bộ tập trung lưu lượng để nối kết toàn mạng tới ATM- WAN. Chuyển mạch ATM xương sống ( backbone) : Hoặc là chuyển mạch ATM đơn hoặc là chuyển mạch ATM-LAN nối tới các LAN khác. Nhóm làm việc ATM : Các trạm làm việc đa phương tiện tốc độ cao và hệ thống đầu cuối khác nối trực tiếp tới chuyển mạch ATM . Trong thực tế việc trộn lẫn 2 hoặc 3 kiểu trên đây của mạng để tạo ra ATM- LAN. Hình 5.7 cho thấy ATM - LAN backbone ( xương sống ) bao gồm nối kết ra mạng bên ngoài . Trong hình này ATM - LAN có 4 chuyển mạch nối với nhau theo phương thức điẻm - điểm ( point- to-point) tốc độ cao với tốc độ ATM chuẩn từ 155Mbps và 622Mbps . Với giả thiết này , có 3 LAN khác , mỗi cái nối với một trong các chuyển mạch ATM , Tốc dộ dữ liệu từ chuyển mạch ATM tới LAN nối kết phù hợp với tốc độ dữ liệu của LAN đó . Ví dụ nối kết tới FDDI là 100Mbps . Do chuyển mạch phải bao gồm một vài bộ đệm và khả năng chuyển đổi tốc độ tới bản đồ tốc độ dữ liệu từ LAN nối kết tới tốc độ dữ liệu ATM . Chuyển mạch ATM cũng thực hiện vài loại chuyển đổi giao thức từ giao thức MAC ( Media access control) sử dụng cho LAN trở thành dòng các tế bào ATM dùng trên mạng ATM ( Đó là cầu nối và định tuyến ) . phương pháp đơn giản này được dùng cho mỗi chuyển mạch ATM gắn vào LAN để thực hiện chức nâng định tuyến hoặc cầu nối . ATM - LAN trong hình 5.7 cho thấy phương pháp chèn trục xương sống tốc độ cao vào môi trường nội hạt . Khi nhu cầu trên phát triển , chỉ đơn giản là phát triển dung lượng của trục xương sống bằng cách đưa thêm chuyển mạch , phát triển thông lượng chuyển mạch , phát triển tốc độ dữ liệu của trung kế giữa các chuyển mạch . Với các chiến lược này ,tải của LAN riêng biệt với giả thiết có thể phát triển và só lượng LAN cũng có thể phát triển. Tuy nhiên với trục chính ATM đơn giản không thể đáp ứng tất cả nhu cầu của LAN . Trong cấu hình này , hệ thống đầu cuối dùng chung phương tiện và dùng chung môi trường có hạn chế tộc độ dữ liệu . Cách tiếp cận thuận tiện và hiệu qủa là sử dụng công nghệ ATM với Hub. Hình 5.8 đưa ra một cấu hình có thể của phương pháp này .Mõi ATM – Hub gồm có một số các cổng hoạt động với các tốc độ dữ liệu và giao thức khác nhau . Mỗi Hub nhỏ bao gồm một số lượng module và mỗi module chứa cổng với dữ liệu và gíao thức đã cho . Sự khác nhau chủ yếu giữa ATM - Hub (trong hình 5.8) và nút ATM (trong hình 5.6) là cách thức điều khiển hệ thống đầu cuối khác nhau . Trong ATM - Hub mỗi hệ thống đầu cuối có một nối kết điểm - điểm tới Hub . Mỗi hệ thống đầu cuối bao gồm phần cứng và phần mền truyền thông để giao tiếp với các kiểu riêng biệt của LAN , trong mỗi trường hợp LAN chỉ có hai kiểu thiết bị hệ thống đầu cuối và Hub. Ví dụ : Mỗi thiết bị nối kết tới cổng Ethernet 10Mbps dẫn ra giao thức CSMA/CD với 10Mbps . Tuy nhiên mỗi hệ thống đầu cuối đều có đường riêng của mình tác dụng của nó là cung cấp 10Mbps . Do đó mỗi hệ thống có thể hoạt động gần với tốc độ dữ liệu tối đa 10Mbps. Chuyển mạch ATM Cổng ATM Cổng nối Tiếp Cổng Ethernet Cổng token ring Cổng FDDI Cổng Ethernet Server 100Mbps Ethernet ATM Hub 155Mbps 155Mbps WAN line 100Mbps Ethernet 16Mbps Token ring 100Mbps FDDI À À À À : : : : Hình 5.7 : Cấu hình của ATM- LAN- Hub Sử dụng cấu hình nay như trong hình 5.6 và 5.7 có thuận lợi là việc cài đặt LAN đang tồn tại và phần cứng của LAN,có thể được sử dụng lại với công nghệ ATM . Điều bất lợi là việc sử dụng môi trường trộn lẫn các giao thức yêu cầu phải cài đặt một vài loại chuyển đổi giao thức . Phương pháp đơn giản hơn là yêu cầu hệ thống đầu cuối phải được tổ chức với khả năng của ATM và đây gọi là ATM- LAN thuần tuý . Hình 5.8 Biểu diễn cấu hình một nút đơn trong ATM - LAN thuần tuý và cũng đưa ra ý nghĩa của việc cài đặt chuyển mạch ATM, ở đây mỗi hệ thống đầu cuối nối trực tiếp tới chuyển mạch ATM với tốc độ dữ liệu chuẩn (155Mbps). Ma trận chuyển mạch trong hình 5.8 là một nhómcác phần tử chuyển mạch .Khi tín hiệu truyền tới phần dầu của thiết bị , phần tử chuyển mạch chọn ngẫu nhiên để chuyển nó tới một trong hai đầu ra . Đầu ra của tầng đầu là đầu vào của tầng tiếp theo , cứ tiếp tục như vậy . Xử lý này đảm bảo việc truyền xuyên qua ma trận chuyển mạch , giảm tắc nghẽn . Bộ điều khiển module chuỷên mạch Giao diện cổng Giao diện cổng 155Mbps Tầng chuyển mạch Ma trận chuyển mạch Phần tử chuyển mạch : : : : : Hình 5.8 : LAN dựa trên chuyển mạch ATM Mỗi phần tử chuyển mạch đều có bộ đệm đủ lớn để giữ một vài tế bao ATM. Các tế bào được giữ lại để tránh tắc nghẽn và được nhân lên cho việc thực hiện đa phân phát . Trong trường đa phân phát , phần tử chuyển mạch kiểm tra để xem nó cần phải copy hay không . Nếu vậy phần tử chuyển mạch chuyển tế bào copy qua cả hai cổng ra . Lưu ý có phần gối lên nhau của các ứng dụng ATM - LAN và kênh thông tin quang . Cả hai đều dùng sợi quang như môi trường truyền dẫn . Cả hai dựa vào công nghệ chuyển mạch và đều đạt được tốc độ dữ liệu lớn hơn 100Mbps. Điểm mạnh của ATM- LAN là tốc độ cao , thời gian phân bố và tích hợp với mạng ATM- WAN . Điểm mạnh của kênh thông tin quang là tốc độ cao , truyền dữ liệu và khối lượng lớn có hiệu quả , tích hợp kênh I/O và hỗ trợ mạng . 5.6 Kết kuận Trong chương này ta tìm hiểu sơ bộ về mạng cục bộ ,phương tiện truyền ,đồng thời xem xét các giao thức điều kiển truy nhập phương tiện truyền và cuối cùng việc kết hợp ATM – LAN đem lại hiệu quả ra sao . CHƯƠNG VI: MÔ PHỎNG MẠNG ATM- LAN 6.1 Tổng quan Hệ thống đầu cuối được gắn trực tiếp với LAN hiện hữu được cài đặt lớp MAC phù hợp với kiểu của LAN . Hệ thống đầu cuối được gắn trực tiếp tới mạng ATM có cài đặt giao thức ATM và ALL. Như vậy có phần cần phải xem xét : Tương tác giữa hệ thống đầu cuối trên mạng ATM và hệ thống đầu cuối trên LAN hiện hữu . Tương tác giữa hệ thống đầu cuối trên LAN hiện hữu và hệ thống đầu cuối trên LAN hiện hữu khác , cùng kiểu. Tương tác giữa hệ thống đầu cuối trên LAN hiện hữu và hệ thống đầu cuối trên LAN hiện hữu khác , khác kiểu . Giải pháp chung nhất cho vấn đề này là Router. Router hoạt động ở mức IP ( Internet Protocol) . Mọi hệ thống đầu cuối đều cài đặt IP . Mọi mạng đều kết nối qua router . Nếu dữ liệu lang thang ở đâu đó trong phạm vi của LAN riêng biệt thì nó trực tiếp nằm trên router nội hạt . Lớp LLC và MAC bị cắt ra ,do đó IP PDU được định tuyến qua một hoặc nhiều mạng khác tới LAN đích nơi mà lớp LLC và MAC thích hợp với yêu cầu . Tương tự ,nếu một hoặc cả hai hệ thống đầu cuối nối kết trực tiếp vào ATM, lớp AAL và ATM bị cắt hoặc ghép vào IP PDU. Mặc dù phương pháp này có hiệu quả , nó cho thấy chắc chắn số lượng xử lý tiếp và trễ của mỗi router. Trong mạng rộng trễ này trở lên quá lớn . Mạng có 1000 router là tăng trưởngbình thường , mạng có 10000 router cũng đã được thiết lập . Nhưng kỹ thuật để khai thác ATM có hiệu quả thì yêu cầu giảm số lượng của router. Một cách khác có thể giải quyết là chuyển mọi hệ thống đầu cuối lên trợc tiếp hoạt động trên ATM , lúc đó sẽ không còn sự phân cách công nghệ sử dụng cho mọi mạng bao gồm các LAN và WAN thành phần . Tuy nhiên với hàng triệu nút Ethernet và token ring đã cài đặt trên LAN dùng chung môi trường , hầu hết các tổ chức đơn giản đều không đáp ứng được cho mọi hệ thống vào ATM , hơn nữa mặc dù giá cả của card giao tiếp ATM đang giảm nhưng Ethernet và token ring vẫn đang rẻ hơn . Để đáp ứng yêu cầu này ,ATM Forum đã đưa ra các đặc tính đảm bảo sự cùng tồn tại của LAN hiện hữu và các ATM - LAN , còn gọi là mô phỏng ATM LAN . Đối tượng của ATM LAN dùng chung môi trường đang tồn tại giao tiếp với mạng ATM và thiết bị nối trực tiếp qua chuyển mạch ATM. Hinh 6.1 Cho thấy các kiểu cấu hình được xây đựng từ mô phỏng ATM LAN . Nó được định nghĩa như sau : Làm cho hệ thống đầu cuối của hai mạng LAN riêng cùng kiểu ( cùng lớp MAC ) có thẻ trao đổi khung MAC qua mạng ATM . Làm cho hệ thống đầu cuối của LAN có thể tương tác với hệ thống đầu cuối LAN mô phỏng cùng kiểu và kết nối trực tiếp tới chuyển mạnh ATM . Mô phỏng ATM LAN vẫn chưa đáp ứng được yêu cầu thứ 3 ở trên . 6.2 Kiến trúc giao thức Hình 6.2 thể hiện kiến trúc giao thức liên quan tới mạng ATM LAN mô phỏng ,ở đây chúng ta xem xét tương tác giữa hệ thống nối kết ATM với hệ thống đầu cuối nối kết vào LAN hiện hữu .Lưu ý rằng hệ thống đầu cuối nối kết tới LAN hiện hữu không bị ảnh hưởng .nó cho phép sử dụng các kỹ sảo của giao thức , bao gồm giao thức MAC chỉ định tới LAN và LLC chạy trên đỉnh của chúng . Các giao thức mức ứng dụng sẽ không được biết là chúng chạy trên nền ATM. Có thể nối 2 LAN bằng giao thức MAC sử dụng cầu nối . Nếu cầu nối được kết nối vào 2 LAN , khoảng địa chỉ MAC sẽ phân chia cho 2 LAN sử dụng , mỗi địa chỉ duy nhất sẽ dành cho một hệ thống nối kết vào . Nếu có một khung MAC truyền trên một LAN được đánh địa chỉ tới một LAN khác , cầu nối sẽ lấy khung MAC từ một LAN đầu tiên và truyền nó tới LAN thứ hai .quá trình sử lý này coi như trong suốt đối với các hệ thống đầu cuối . Mạng ATM Cầu nối LAN À : Lớp áp dụng TCP/IP LLC MôphỏngLAN AAL5 ATM Lớp vật lý ATM Lớp vật lý Lớp vật lý LANE AAL5 ATM Lớp vật lý Lớp MAC Lớp vật lý LLC Lớp áp dụng TCP/IP Bridge MAC Lớp vật lý ATM Host Chuyển mạch ATM Chuyển đổi Ethernet Hoặc ATM-To-LAN Token ring host Hình 6.2 : Kiến trúc giao thức mô phỏng LAN Trong hình 6.2 cầu nối logic phải tăng thêm do khả năng chuyển đổi khung MAC đến và tế bào ATM .Đây là một trong những chức năng chính của module mô phỏng LAN. Người ta chỉ địng dùng AAL5 để phân đoạn khung MAC thành ATM tế bào và tái tạo lại tế bào đến thành khung MAC .Đối với tế bào ATM ra ,bộ chuyển đổi ATM-To-LAN nối kết tới chuyển mạch ATM thông thường như là một phần của mạng ATM. Hình 6.2 cho thấy Host trên LAN hiện hữu đang trao đổi dữ liệu với Host gắn vào mạng ATM .Để thực hiện việc này Host ATM phải bao hàm Module mô phỏng LAN chấp nhận khung MAC từ AAL và chuyển nội dung lên lớp LLC . Do đó Host cần thiết phải mô phỏng LAN khi nó có thể nhận và truyền khung MAC cùng một dạng của LAN hiện hữu . Từ quan điểm của hệ thống đầu cuối trên mạng LAN hiện hữu , Host ATM là hệ thống đầu cuối khác với địa chỉ MAC .Toàn bộ xử lý của mô phỏng LAN trong suốt đối với hệ thống đang tồn tại có cài đặt LLC và MAC. 6.3 Mô phỏng LAN 6.3.1 Giới thiệu Với kiến trúc giao thức được mô tả trên đây , giao thức có thể thiết lập số lượng các LAN mô phỏng độc lập . LAN mô phỏng sẽ cung cấp giao thức MAC đơn và có hai kiểu hiện thời : ETHERNET/IEEE 802.3 ETHERNET/IEEE 802.5 LAN mô phỏng có một vài kết hợp như sau : Các hệ thống đầu cuối trên một hoặc nhiều LAN hiện hữu Các hệ thống đầu cuối gắn trực tiếp vào chuyển mạch ATM Mỗi hệ thống đầu cuối trên LAN mô phỏng đều có một địa chỉ MAC duy nhất . Dữ liệu trao đổi giữa các hệ thống đầu cuối trên cùng LAN mô phỏng liên quan đến giao thức MAC và nó trong suốt đối với lớp cao hơn . Có nghĩa là xuất hiện LLC cho tất cả hệ thống đầu cuối trên LAN mô phỏng là LAN dùng chung môi trường . Giao tiếp giữa các hệ thống đầu cuối trên LAN mô phỏng được thực hiện qua Router và Bridge . Lưu ý rằng Router hoặc Bridge có thể nối các tế bào hình gói và phân chia chúng thành các tế bào và gửi chúng tới LAN mô phỏng khác. 6.3.2 Client và servert trên LAN mô phỏng Chúng ta thảo luận vấn đề sau : Thiết bị gắn trực tiếp tới chuyển mạch ATM và hệ thống chuyển đổi ATM- To - LAN có địa chỉ ATM cơ sở . Làm thế nào để dịch giữa địa chỉ này với địa MAC. ATM sử dụng giao thức hướng liên kết liên quan tới đường ảo và kênh ảo . Vậy làm sao để có được giao thức LAN MAC hướng không liên kết từ hướng liên kết. Thực thể Mô tả Khách hàng LAN (LEC) Thiết lạp đấu nối tới các dịch vụ của LAN , thiết lập đấu nối đữ liệu tới các khách hàng ,địa chỉ MAC tới địa chỉ ATM Cấu hìng mạng LAN (LECS) Trợ giúp khách hàng trong việc lựa chọn LES Dịch vụ LAN (LES) Thiết lập khởi động địa chỉ bản đồ , chấp nhận khách hàng Dịch vụ quảng bá và không xác nhận Thực hiện đa truyền thông Bảng 6.3 Định nghĩa cho ba loại khách – chủ (Client và server) Đa phân phát và quảng bá trên mạng LAN dùng chung phương tiện truyền là điều dễ dàng thực hiện . Vậy việc đưa khả năng này vào môi trường ATM như thế nào ? Để thực hiện điều đó ATM Forum mở rộng khả năng dựa trên phương pháp Client - Server . ATM LAN mô phỏng yêu cầu hai thành phần khách - chủ (client - server) Client hoạt đọng thay mặt các thiết bị gắn vào LAN hiện hữu ,và sử dụng địa chỉ MAC . Một client có thể đáp ứng cho việc đưa thêm thực thể MAC vào cấu hình chung có liên quan đến công việc dịch địa chỉ MAC và địa chỉ ATM . Một client được cung cấp router , server gắn vào ATM, hoặc có thể chuyển mạch ATM nối kết trực tiếp tới một trong những cái sau đây . Server đáp ứng cho việc tích hợp một thực thể MAC vào cấu hình chung và quản lý mọi công việc có liên quan , như tìm kiếm địa chỉ ,mô phỏng quảng bá .Server có thể được cài đặt thành hai thành phần riêng biệt hoặc trong chuyển mạch ATM. Mỗi LAN mô phỏng gồm có một hoặc nhiều client và dịch vụ mô phỏng LAN đơn. Dịch vụ LAN mô phỏng trong thực tế bao gồm 3 kiểu của server , nó thực hiện các nhiệm vụ riêng biệt : LECS ( LAN Emulation Configuration server),LES ( LAN Emulation Server), BUS ( Broadcast and Unknown Server). Lý do để phân chia Server thành 3 module là nhười quản lý có thể quyết định có một hoặc nhiều loại server cho việc điều hành có hiệu quả , và có thể quyết định phân bố xác định Server để tối thiểu hoá gánh nặng truyền thông . Bảng 6.2 đưa ra tóm tắt cho 3 loại của Server và client . Hình 6.3 chỉ ra rằng client và 3 kiểu của server tương tác với nhau . Client có thể thiết lập nối kết kênh ảo , gọi là nối kết điều khiển ,tới LECS và LES . Nối kết tới LECS dùng bởi LEC để khuyếch đại đầu vào cho LAN mô phỏng và định vị cho LES. LES đáp ứng việc đăng ký client mới và địa chỉ MAC của chúng vào LAN mô phỏng và việc thiết lập bản đồ giữa địa chỉ MAC và địa chỉ ATM. Trạm làm việc LEC Cầu Nối LEC LECS LES BUS Mạng ATM LANhiện hưũ Hình 6.3: Đáu nối khách hàng LAN thông qua LUNI Mỗi khi client và hệ thống đầu cuối của nó hội nhập vào LAN mô phỏng , hầu hết các công viẹc được thực hiện qua kết nối kênh ảo gọi là kết nối dữ liệu. Khung MAC phân đoạn thành tế bào ATM , truyền qua nối kết dữ liệu giữa hệ thống đầu cuối trên cùng LAN mô phỏng . Đối với việc truyền thông báo , nối kết kênh ảo được thiết lập giữa hai client , đây là việc thiết lập giao thức thể hiện trong hình 6.2 . Cuối cùng , nối kết dữ liệu giữa client và Bus dùng cho quảng bá hoặc phân phát cũng được dùng để điều khiển việc truyền mà client gửi không biet địa chỉ của client nhận. 6.3.3 Toàn cục của mô phỏng LAN Để rõ ràng khái niệm liên quan tới LAN mô phỏng , chúng ta có các sự kiện sau : Khởi động ( Intialization): Hội nhập với LAN mo phỏng ,một client phải bắt đầu bằng việc duy trì địa chỉ ATM của server LAN mô phỏng ( LES )cho LAN mô phỏng . Client xác định nối kết kênh ảo tới server cấu hình LAN mô phỏng ( LECS). Có 3 kỹ thuật ,trong đó Client phát hiện ra địa chỉ LECS ATM do vậy nó thể thực hiện việc khởi động : Client có thể dùng thủ tục quản lý mạng như một phần của giao tiếp quản lý cục bộ tạm thời (ILMI) ATM Forum . Thủ tục này có vị trí giữa client và phần mềm ILMI trong chuyển mạch ATM liên kết . Nếu phần mềm ILMI có địa chỉ LECS yêu càu LAN mô phỏng , nó cung cấp địa chỉ tới client . Client sẽ thiết lập nối kết kênh ảo tới LECS. Nếu thủ tục ILMI thất bại , client thử danh sách địa chỉ tiền định nghĩa trong đặc tính gọi là địa chỉ thông dụng . Địa chỉ nàu được cung cấp để đáp ứng LECS trên bất kỳ mạng ATM, thông báo tới đặc tính ATM Forum. Client dùng địa chỉ này để thiết lập nối kết kênh ảo tới LECS. Nếu địa chỉ thông dụng thất bại , Client thử nhận dạng đường ảo / nhận dạng kênh ảo thông dụng định nghĩa trong đặc tính ATM Forum. Khi mạng ATM được xây dựng, người quản lý mạng thiết lập đường ảo / kênh ảo này một cách bền vững. Cấu hình (Configuration ) : Khi một cuộc nối kết được thực hiện giữa client và LECS, client có thể gắn vào một thông báo của LECS. LECS gán client tới dịch vụ LAN mô phỏng riêng biệt bằng cách cho client địa chỉ ATM của LES . LECS trả về client thông tin về LANmô phỏng . Tên này (LAN)có thể định nghĩa bởi người quản lý cấu hình đẻ cho một nhốm làm việc . Hội nhập (Joining): Client có thông tin nhận biết cho việc hội nhập vào LAN mô phỏng . Client phát JOIN RESQUEST tới LES bao gồm địa chỉ ATM của client , địa chỉ MAC , kiểu LAN , kích thước khung tối đa , số nhận dạng client và chỉ thị uỷ nhiệm . thông số sau cùng thông báo rằng client đáp ứng tới hệ thống đầu cuối gắn trực tiếp vào chuyển mạch ATM hoặc là bộ phận chuyển đổi LAN - To- ATM hỗ ttrợ cho hệ thống đầu cuối trên LAN hiện hữu . Nếu LES chuẩn bị chấp nhận client, nó sẽ gửi trở về thông báo chấp nhận JOIN RESPONSE. Nếu khác nó sẽ gửi trả lại báo hiệu từ chối JOIN REFUSE Đăng ký và khởi động Bus(Registration and Bus Initilization) Mỗi khi client nối kết với LAN mô phỏng , nó thực hiện qua thủ tục đăng ký. Nếu client uỷ nhiệm cho số lượng các hệ thống đầu cuối trên LAN hiện hữu , nó gửi danh sách toàn bộ địa chỉ MAC trên LAN hiện hữu , và đó là một phần của LAN mô phỏng tới LES. Tiếp theo , client yêu cầu LES cho địa chỉ ATM của Bus . Địa chỉ này có chức năng như là địa chỉ quảng bá đối với LAN mô phỏng và nó sử dụng khi khung MAC trở thành quảng bá cho mọi trạm làm việc trên LAN mô phỏng . Client sẽ thiết lập nối kết dữ liệu tới Bus. truyền dữ liệu (Data transfer) : Mỗi khi client đăng ký ,nó sẵn sàng để gửi và nhận khung MAC . Trong trường hợp hệ thống đầu cuối gắn vào chuyển mạch ATM, hệ thống này sẽ phát sinh khung MAC của nó cho việc truyền tới một hoặc nhiều hệ thống khác trên LAN mô phỏng . Trong trường hợp Client uỷ nhiệm , nó có chức năng là cầu nối nhận khung MAC từ hệ thống đầu cuói trên LAN hiện hữu của nó và sẽ truyền những khung MAC . Trong cả hai trường hợp khung MAC đi ra phải phân mảnh thành tế bào ATM và truyền qua kênh ảo . Có 3 trường hợp cần xem xét : Frame MAC duy nhất , biết được địa chỉ ATM Frame MAC duy nhất , không biết được địa chỉ ATM Phân phát , quảng bá khung MAC Nếu client biết địa chỉ ATM của khung duy nhất nó kiểm tra nối kết dữ liệu ảo đã thiết lập sẵn sàng cho client đích . Nếu vậy nó gửi khung qua nốikết này . Nếu khác , nó sử dụng báo hiệu ATM để thiết lập nối kết và gửi các khung . Nếu địa chỉ không xác định , client gửi thực hiện hai hoạt động . Đầu tiên , client gửi khung qua nối kết dữ liệu được duy trì tới Bus . Bus truyền khung tới đích MAC có chủ định hoặc quảng bá khung tới mọi đích MAC trên LAN mô phỏng . Trong trường hợp sau , đích có chủ định sẽ nhận ra địa chỉ MAC của nó và chấp nhận khung . Thứ hai , client thử nhận biết dịa chỉ ATM cho MAC này để tham chiến sau này . Nó thực hiện bằng cách gửi LE - ARP - REQUEST tới LES, câu lệnh bao gồm địa chỉ MAC mà địa chỉ ATM đang cần . Nếu LES biết được địa chỉ ATM nó sẽ gửi địa chỉ tới client trong LE - ARP - RESPOSE. Ngoài ra , LES gửi yêu cầu trong lúc thử nhận biết địa chỉ ATM . LES gửi ra LE - ARP - REQUEST tới tất cả client trên mạng ATM mô phỏng . Client thể hiện địa chỉ MAC dưới dạng câu hỏi sẽ trả về địa chỉ ATM của nó tới LES, có thể gửi trả địa chỉ tới Client yêu cầu ban đầu . Cuối cùng, nếu khung MAC là phân phát hay quảng bá , client gửi sẽ truyền khung tới Bus qua nối kết dữ liệu ảo .Bus sẽ lặp lại khung đó và gửi nó qua nối kết dữ liệu ảo tới client trong LAN mô phỏng. 6.3.4 Dạng khung LAN mô phỏng LAN mô phỏng có hai dạng khung : Dạng khung dữ liệu : Sữ dụng nối kết dữ liệu giữa các client và giữa client với BUS Dạng khung điều khiển : qua nối kết điều khiển giữa các client với LES và LECS. Hình 6.4 cho thấy dạng khung dữ liệu : Dạng 1: Cho IEEE 802.3 Dạng 2 : Cho IEEE 802.5 Trong mỗi trường hợp dạng khung dữ liệu được rút ra từ dạng khung MAC . Khảo sát trường bhợp IEEE 802.3. Khi client nhận được LLC PDU từ mức kế tiếp cao hơn , nó xây dựng một khung MAC để truyền đi . Khung này có chung dạng với khung MAC thông thường , ngoài một vài khác biệt , trường tuần tự kiểm tra khung bị bỏ qua ,điều này loại trừ tiêu đề không cần thiết , tiêu đề LE được được đưa vào , 16 bit này chứa nhận dạng client . Khi khung được nhận bởi client đích, phần đầu LE được cắt đi nếu đích là hệ thông gắn vào ATM , nó bỏ qua trường MAC duy trì và chuyển tới thông tin LLC . Nếu đích là bộ chuyển đổi ATM - To- LAN gán với LAN IEEE 802.3 nó bóc phần đầu cộng vào trường FSC vào khung MAC và truyền khung MAC tới LAN. Mô tả cho khung MAC IEEE 802.5 cũng tương tự , một lần nữa phần đầu LE được xen vào . Trong trường hợp này 3 trưởng cuối của khung bỏ qua : FCS ( Frame check sequense),ED( Ending delimiter),FS ( Frame status). Tất cả các trường này được khôi phục lại nếu khung được truyền lại trên LAN Token Ring. 8 bit 8 bit LE Header (2) LE Header (2) AC PAD (1) FC (1) Địa chỉ đích (6) Địa chỉ nguồn (6) Độ dài (6) Đơn vị dữ liệu giao thức LLC ( PDU) Địa chỉ đích (6) Địa chỉ nguồn (6) Trường thôngtin định tuyến (0-30) Đơn vị dữ liệu giao thức LLC (PDU) (a) IEEE 802.3 (b) IEEE 802.5 Hình 6.4 : khuôn dạng khung dữ liệu của LAN Hình 6.4: khuôn dạng khung dữ liệu LAN Hình 6.5 cho thấy dạng khung điều khiển chung , gồm có các trường : marker: thường xuyên X “ FFOU” chỉ thị khung điều khiển. Protocol : Thường xuyên X “01” chỉ thị giao thức ATM LANmô phỏng. Version: Thường xuyên X”01” chỉ thị version 1. Op – code: Kiểu khung điều khiển .(Chẳng hạn : LE Configure – Request và LE- ARP- Request. Trạng thái : Thiết lập zero theo yêu cầu , dùng cho đáp ứng .( Ví dụ : Thông số yêu cầu khônghợp lệ lặp lại địa chỉ ATM LAN đích không hợp lệ) . Transaction ID : Giá trị tuỳ biến , giá trị tuỳ biến được gán bởi việc yêu cầu sử dụng để đáp ứng được yeu cầu khác nhau Requester- LECID : Nhận dạng yêu cầu Flag : Thay đổi yêu cầu Sourse – LAN- destination Target – LAN – address : Địa chỉ ATM của người gửi LAN type : Dạng LAN 802.3 hoặc LAN 802.5. Max frame size: Kích thước khungtối đa cho phép của LAN mô phỏng hoặc client có thể chấp nhận Number TVLS : Số lượng giá trị chiều dài kiểu đầu vào ELAN name size : Số lượng byte của trường tên Target – ATM – address: Địa chỉ ATM của người nhận ELAN name : Tên được gán cho LAN mô phỏng TLVS: là một dãy các thông số cụ thẻ cho OP- CODE định trước , các tham sốnhận dạng chiều dàivà giá trị . Marker Protocol Version Op - Code Status Transaction Requester LECID Cờ Nguồn- LAN -Đích Mục tiêu - LAN - Đích Nguồn - ATM - Địa chỉ Kiểu LAN Mục tiêu - ATM - Địa chỉ Max Frame size Số lượng TLVs ELAN Name size Tên ELAN TLVs 32 bit Hình 6.5 Khung điều khiển LAN Kết luận Công nghệ ATM / B-ISDN ngày càng khẳng định nó là công nghệ hàng đầu của ngành công nghiệp viễn thông , đặc biệt trong là trong thế kỷ thứ 21 này ,kỷ nguyên thông tin thì nó càng phải được trú trọng nghiên cứu không chỉ ở nước ta mà trên toàn cầu . nhận thấy tầm quan trọng của nó như vậy và được sự chấp nhận của nhà trường tôi xin được nghiên cứu một phần nhỏ trong lĩnh vực công nghệ ATM . Nói chung ứng dụng ATM LAN nó còn rất mới mẻ chưa được áp dụng phổ biến ở Việt Nam nhưng tôi tin trong tương lai không xa thế hệ sing viên Việt Nam sẽ có thể áp dụng một cách triệt để ,toàn diện góp phần xây dựng đát nước ta trở nên hùng mạnh hơn sánh vai với các cường quốc năm châu. Cuối cung tôi xin chân thành cảm ơn cô giáo Trần ngọc Thọ ,và tất cả các thầy cô trong khoa đã giúp tôi hoàn thành xuất sắc đồ án này. TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Access to B-ISDN via Pons ATM Communication in Practice ULRICH KILLAT Willeyand Teubneur - 1996 2.Mạng máy tính và các hệ thống Nguyễn thúc hải 3.ATM solutions for enterprise interworkinh David Ginsbung 4.ATM network concept, protocols, applications Rainer Handel 1994 5. ATM theory and Application RAINER HANDEL MANFRED N.HUBER, STEFAN SCHRODER Addison – Wesley 1994 6. Công nghệ ATM Giải pháp cho mạng viễn thông băng rộng GS.TS. Đỗ trung Tả (chủ biên) Th.s. Nghiêm phú Hoàn Ks. Lê đắc Kiên Ks. Nguyễn đức Trung 7. Kỹ thuật chuyển mạch Tổng công ty bưu chính viễn thông I 8. Gigabit networking CRAIG PARTRIDGE Addison- Wesley 1994 9. Công nghệ ATM và CDMA LG INFIRMATION and TELECOMMUNICATION,LTD Nhà xuất bản Thanh Niên – 1996 10.Local and Metropolitan area network WILLIAM STALLINGS Upper saddle river, New Jersey – 1997 11. Nghiên cứu kỹ thuật chuyển mạch không đồng bộ TRƯƠNG QUANG DŨNG , NGUYỄN KIM LAN , ĐỖ MẠNH QUYẾT , TRẦN VŨ HÀ ,NGUYỄN THÀNH PHÚC . 12. Các tạp chí bưu chính viễn thông NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN ĐỌC DUYỆT ĐỀ TÀI