Đồ án tốt nghiệp
5.4 Các giao thức điều khiển truy nhập phơng tiện truyền
5.4.1Truy nhập ngẫu nhiên CSMA/CD
5.4.2Token BUS
5.4.3Token Ring
5.5 Kiến trúc ATM - LAN
5.6 Mô phỏng ATM - LAN
Chơng IV : Mô phỏng mạng ATM-LAN
6.1 Tổng quan
6.2 Kiến trúc giao thức
6.3 Mô phỏng LAN
6.3.1 Giới thiệu
6.3.2 Client và Server trên LAN mô phỏng
6.3.3 Toàn cục của mô phỏng LAN
6.3.4 Dạng khung LAN mô phỏng
Khoa điện- điện tử
- 5
Đồ án tốt nghiệp
Chơng I : ATM giải pháp cho các dịch vụ viễn thông băng rộng
1.1Giới thiệu.
1.1.1.Các đặc điểm của mạng viễn thông ngày nay.
Cho đến nay các mạng viễn thông là các mạng chuyên dụng, ứng với mỗi loại dịch vụ
thông tin lại có ít nhất một loại mạng viễn thông để phục vụ dịch vụ đó.
Ví dụ ;
mạng telex : dùng để gửi các bức điện dới dạng ký tự đã đợc mã 5 bit ( mã Baudot).
Tốc độ truyền rất thấp ( từ 75 đến 300 bit/s ).
Mạng điện thoại công cộng : còn gọi là mạng POTS ( plain old telephone service ), ở
đây thông tin tiếng nói đợc số hoá và chuyển mạch qua hệ thống mạch điện thoại công
cộng PSTN ( Public switched telephone network )
Mạng truyền số liệu bao gồm mạng truyền mạch gói để trao đổi giữa các máy tính
dựa trên các thủ tục X25 và mạng truyền số liệu chuyển mạch kênh X21.
Các tín hiệu truyền hình có thể truyền theo 3 cách : truyền bằng sóng vô tuyến,
truyền qua hệ thống mạng truyền hình CATV ( community antenna TV) bằng cáp đồng
trục hoặc qua hệ thống vệ tinh, còn gọi hệ thống truyền hình trực tiếp DBS ( direct
broadcast system ).
Trong phạm vi cơ quan việc truyền số liệu giữa các máy tính đợc thực hiện bởi
mạng cục bộ LAN ( local area network ) mà nổi tiếng nhất là mạng Ethernet, token bus
và token ring
Mỗi mạng trên đợc thiết kế cho các dịch vụ riêng biệt và không thể sử dụng cho các
mục đích khác. Ví dụ : ta không thể truyền hệ thống nói qua mạng truyển mạch gói
X25 vì trễ qua mạng này quá lớn. Hậu quả là hiện nay có rất nhiều loại mạng khác nhau
cùng song song tồn tại. Mỗi mạng lại yêu cầu phơng pháp thiết kế, sản xuất, vận hành,
bảo dỡng khác nhau. Nh vậy mạng viễn thông hiện tại có rất nhiều nhợc điểm mà quan
trọng nhất là :
- Chỉ truyền đợc các dịch vụ độc lập tơng ứng với từng loại mạng .
- Thiếu mềm dẻo : sự ra đời của các thuật toán nén tiếng nói, nén ảnh và tiến bộ trong
công nghệ VLSI ảnh hởng mãnh mẽ tới tốc độ truyền tín hiệu.
Ngoài ra còn có nhiều dịch vụ truyền thông trong tơng lai mà hiện nay cha dự đoán trớc
đợc, mỗi loại dịch vụ sẽ có tốc độ truyền khác nhau. Ta dễ dàng nhận thấy rằng hệ
thống hiện nay rất khó thích nghi yêu cầu của các dịch vụ khác trong tơng lai.
- Kém hiệu quả trong việc bảo dỡng, vận hành cũng nh việc sử dụng tài nguyên. Vì tài
nguyên sẵn có trong một mạng không thể chia sẻ cho các mạng khác cùng sử dụng.
1.1.2.Sự ra đời của hệ thống viễn thông mới B- ISDN
Nh đã nêu trên, yêu cầu có một mạng viễn thông duy nhất ngày càng trở nên bức thiết,
chủ yếu là do các nguyên nhân sau :
- Các yêu cầu dịch vụ băng đang tăng lên
- Các kỹ thuật xử lý tín hiệu, chuyể mạch truyền dẫn ở tốc độ cao ( khoảng vài trăm
Mbit/s tới vài Gbit/s) đã trở thành hiện thực.
- Những tiến bộ về khả năng xử lý ảnh và số liệu
- Sự phát triển của mạng ứng dụng phền mềm trong lĩch vực tin học và viễn thông.
Khoa điện- điện tử
- 6
Đồ án tốt nghiệp
- Sự cần thiết phải tổ hợp các dịch vụ phụ thuộc lẫn nhau ở chuyển mạch kênh và
chuyển mạch gói vào một mạng băng rộng duy nhất. So với các mạng khác, dịch vụ tổ
hợp và mạng tổ hợp có nhiều u điểm về mặt kinh tế, phát triển, thực hiện vận hành và
bảo dỡng.
- Sự cần thiết phải thoả mãn tính mền dẻo cho các yêu cầu về phía ngời sử dụng, cũng
nh ngời quản trị mạng ( về mặt tốc độ truyền, chất lợng dịch vụ ).
- Khuyến nghị ITU -T121 đa ra tổng quan về khả năng của B-ISDN nh sau :
B-ISDN cung cấp các cuộc nối thông qua chuyển mạch các cuộc nối cố định
( parmanent ) hoặc bán cố định ( Semi parmanent ), các cuộc nối từ điểm tới điểm,
hoặc từ điểm tới nhiều điểm và cung cấp các dịch vụ theo yêu cầu cố định. Cuộc nối
trong B- ISDN phục vụ cho các dịch vụ chuyển mạch kênh, chuyển mạch gói theo kiểu
đa phơng tiện( Multimedia ), đơn phơng tiện ( monomedia) theo kiểu hớng liên kết
( connectionless) và theo cấu hình đơn hớng hoặc đa hớng B- ISDN là một mạch thông
minh có khả năng cung cấp các dịch vụ cải tiến, cung cấp các cung cụ bảo dỡng và vận
hành (OAM), điều khiển và quản lý mạch rất hiệu quả.
1.2. Giới thiệu về ATM và khả năng của ATM.
1.2.1. Khái niệm cơ bản về ATM.
B-ISDN theo ITU-T dựa trên cơ sở truyền không đồng bộ ATM. Nh vậy ATM sẽ là nền
tảng của B- ISDN trong tơng lai.
Hình 1.1. Cấu trúc khung thời gian trong ATM
Kênh
1
Kênh
2
Kênh
n
Kênh
1
Kênh
2
Kênh
n
Khe thời gian
Kkung thời gian 125à
Hình 1.1 : Cấu trúc khung thời gian trong STM
Kênh
1
Kênh
5
Kênh1 Kênh
1
Kênh
5
Kênh
1
Kênh không sử dụng
Phần tiêu đề của tế bào ATM
Phần thông tin của ngời sử dụng
Hình 1.2 : cấu trúc luồng thông tin trong ATM
Khoa điện- điện tử
- 7
Đồ án tốt nghiệp
Trong kiểu truyền không đồng bộ, thuật ngữ truyền bao gồm cả lĩnh vực truyền dẫn
và chuyển mạch, do đó dạng truyền ám chỉ cả chế độ truyền dẫn và chuyển mạch
thông tin trong mạng.
Thuật ngữ không đồng bộ giải thích cho một kiểu truyền trong đó các gói trong
cùng một cuộc nối có thể lặp lại một cách bất thờng nh lúc chúng đựoc tạo ra theo yêu
cầu cụ thể mà không theo chu kỳ.
Để minh hoạ, hình 1.1 và 1.2 biểu diễn sự khác nhau giữa dạng truyền đồng bộ và dạng
truyền không đồng bộ. Trong dạng truyền đồng bộ STM ( Synchronous transfer mode ),
các phần tử số liệu tơng ứng với kênh đã cho đợc nhận biết bởi vị trí của nó trong
khung truyền ( Hình 1 ) trong khi ở ATM các gói thuộc về một cuộc nối lại tơng ứng
với các kênh ảo cụ thể và có thể xuất hiện tại bất kỳ vị trí nào ( Hình 2).
ATM còn có hai đặc điểm quan trọng
Thứ nhất : ATM sử dụng các gói có kích thớc nhỏ và cố định gọi là các tế bào ATM
( ATM cell), các tế bào nhỏ cùng với tốc độ truyền lớn sẽ là cho trễ truyền và biến động
trễ ( delay jitter) giảm đủ nhỏ đối với dịch vụ thời gian thực, ngoài ra kích thớc nhỏ
cũng sẽ tạo điều kiện cho việc hợp kênh ở tốc độ cao đợc dễ dàng hơn.
Thứ hai : còn có một đặc điểm rất quan trọng là khả năng nhóm một vài kênh ảo
( Virtual path)
1.2.2.Các lĩnh vực công nghệ mới quyết định sự ra đời và phát triển của ATM.
Có hai yếu tố ảnh hởng tới ATM đó là :
- Sự phát triển nhanh chóng của công nghệ bán dẫn cũng nh công nghệ quang điện
tử.
- Sự phát triển các ý tởng mới và khái niệm hệ thống .
1.2.2.1. Các tiến bộ về mặt công nghệ.
Công nghệ bán dẫn :
Công nghệ CMOS là công nghệ rất có triển vọng bởi độ tích hợp lớn, tốc độ cao
( khoảng vài trăm Mbit/s tới vài Gbit/s, độ tiêu tốn năng lợng thấp.
Công nghệ quang :
Các đòng truyền dẫn quang có các u điểm nh : độ suy giảm thấp ( dẫn tói khoảng cách
truyền lớn), độ rộng băng truyền lớn, kích thớc nhỏ, độ mền dẻo cơ học cao, tránh đợc
nhiễu của trờng điện từ, xác suất truyền lỗi thấp và không có nhiều xuyên âm.
1.2.2.2. Các ý tởng mới về khái niệm hệ thống.
Các quan điểm mới vê hệ thống đựoc phát triển mạnh mẽ trong những năm gần đây, đó
là hệ thống phải có độ mên dẻo thích hợp, độ rộng băng của hệ thống tuỳ thuộc cào yuê
cầu của từng dịch vụ cụ thể, các dịch vụ thời gian thực đựoc truyền theo phơng pháp
truyền mạng gói.
Các ý tởng này phải thoả mãn hai chức năng chính của mạng đó là :
Khoa điện- điện tử
- 8
Đồ án tốt nghiệp
- Tính trong suốt về mặt nội dung ( Semantic transparency ). Tính trong suốt về nội
dung là chức năng đảm bảo việc truyền đúng từ đàu phát tới đầu thu ( tức là sự chính
xác về mặt nội dung )
-
Hình 1.3 : Điều khiển lỗi đầy đủ trên mọi liên kết của mạng
Chuyển mạch gói
Trong các mạng chuyển gói khi mới ra đời, chất lợng truyền số liệu còn thấp, do đó
để đảm bảo chất lợng truyền chấp nhận đợc, ngời ta phải thực hiện chức năng điều
khiển lỗi trên mọi liên kết ( link by link ). Việc điều khiển lỗi nay đợc thực hiện bởi các
thủ tục HDL ( Hight level Data Link control) bao gồm các chức năng : giới hạn khung (
frame delimiting ), đảm bảo truyền bit chính xác, kiểm tra lỗi ( kiểm tra mã d vòng
CRC - Cyclic Redundancy Check ), sửa lỗi bằng các thủ tục truyền lại. Hình 1.3 trình
bày thủ tục điều khiển lỗi đầy đủ của mạng chuyển mạch gói thông qua mô hình liên
kết các hệ thống mở OSI. Ta thấy rằng quá trình điều khiển đợc thực hiện trên lớp 2. Ơ
đây quá trình điều khiển lỗi đợc thực hiện trên mọi liên kết thông qua nút chuyển mạch,
do đó nút chuyển mạch phải xử lý rất nhiều thông tin làm ảnh hỏng tới độ xử lý và độ
tin cậy của hệ thống.
Khoa điện- điện tử
- 9
1
3 3
2
1
3
2
1
3
2 2
1
Điều khiẻn lỗi
đầy đủ
Nút chuyển mạch Đầu cuối
Điều khiển lỗi
đầy đủ
Đầu cuôi
2a
2b
1
2a
1
2a
1
2b
2a
1
3 3
Nút chuyển mạch
Điều khiển lỗi đầy đủ
( từ đầu cuối đến đầu cuối)
Đầu cuối Đầu cuối
Điều khiẻn
lỗi có giứa
hạn
Điều khiẻn lỗi
có giứa
hạn
Đồ án tốt nghiệp
Hình 1.4 : Điều khiển lỗi có giới hạn ở mạng chuyển tiếp khung.
Hình 1.5 : chuyển mạch tế bào trong mạng ATM với các chức năng tối thiểu.
Chức năng Chuyển mạch gói Chuyển tiếp khung ATM
Truyền lại gói X - -
Giới hạn khung X X -
Kiểm tra lỗi X X -
Bảng 1.1 : Các chức năng thực hiện ở nút mạng của X25 chuyển tiếp khung ATM.
Đối với b- isdn ý tởng này còn đợc mở rộng hơn nữa, các chức năng điều khiển lỗi
không còn đợc cung cấp ở các nút chuyển mạch trong mạng nữa mà trong trờng hợp
cần thiết, sẽ đợc cung cấp bởi các thiết bị đầu cuối. Nh vậy các chức năng điều khiển
trong mạng đợc giảm từ điều khiển lỗi đầy đủ ( full error control ) ở mạng chuyển gói
X 25 xuống còn cực kỳ tối thiểu ở mạng ATM, do đó các nút ở ATM có độ phức tạp tối
thiểu và vì thế có tốc độ truyền rất cao, có thể lên tới 600 Mbit/s ( Hình 1.5). Bảng 1.1
trình bày các chức năng đợc thực hiện ở tại nút mạng chuyển mạch gói thế hệ cũ và
mạng chuyển mạch gói thế hệ mới ( phơng pháp chuyển tiếp khung) của mạng ATM.
Rõ ràng nút mạng ATM hầu nh không phải xử lý thông tin điều khiển nào trong khi đó
nút mạng của hệ thống chuyển gói thế hệ cũ phải xử lý rất nhiều thông tin.
- Độ trong suốt về mặt thời gian ( time transferency).
Các dịch vụ thời gian thực yêu cầu dòng bit có trễ rất ngắn khi đợc truyền từ đầu phát
tới đầu thu. Có thể phân biệt hai loại trễ : trễ do chuyển mạch và trễ do truyền từ điểm
đầu tới điểm cuối.
Hệ thống chuyển mạch gói và chuyển tiếp khung rất khó khăn khi thực hiện các dịch
vụ thời gian thực vì độ trễ cao. Do độ phức tạp của nút chuyển mạch, chúng chỉ có thể
hoạt động ở tốc độ vừa và thấp. Mạng ATM chỉ cần các chức năng tối thiểu ở nút
chuyển mạch , do đó nó cho phép truyền số liệu với tốc độ rất cao, trễ trên mạng và các
biến động giảm xuống còn vài trăm às , do đó quan hệ thời gian đợc đảm bảo nh trong
trờng hợp chuyển mạch kênh.
1.3.Tóm tắt.
Khoa điện- điện tử
- 10
1b
2
1a
1b
1a
1b
1a
2
1b
1a
3 3
Nút chuyển mạch
Điều khiển lỗi đầy đủ
( từ đầu cuối đến đầu cuối)
Đầu cuối Đầu cuối
Đồ án tốt nghiệp
Chơng này đã trình bày các đặc điểm của các mạng viễn thông hiện hữu cũng nh
các hạn chế của chúng và nhu cầu dịch vụ băng rộngđang tăng lên. Từ đó vấn đề đặt ra
là 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 mà ATM hình thành và phát triển. Sự phát triển
của kỹ thuật ATM là kết quả trực tiếp của các ý tởng mới về khái niệm hệ thống đợc 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 đợc một loạt các dịch vụ băng rộng khác nhau, kể cả trong lĩnh
vực gia đình cũng nh trong thơng mại.
Chơng II : các tham số và đặc điểm cơ bản của B-ISDN.
Khoa điện- điện tử
- 11
Đồ án tốt nghiệp
2.1. các tham số của hệ thống.
Sau đây sẽ trình bày một số tham số của các dịch vụ trong mạng băng rộng sau đó
sẽ trình bày tới các tham số và tính toán về lỗi cũng nh trễ trong mạng. Các tham số này
rất quan trọng vì có thể dựa vào đó để đánh giá chất lợng mạng.
2.1.2 . Tốc độ tự nhiên, tốc độ trung bình, tốc độ bit cực đại và tốc độ truyền dịch vụ
của mạng.
Mạng băng rộng tơng lai cần đợc truyền một số lợng lớn các dịch vụ, từ các dịch vụ tốc
độ thấp nh : đo lờng từ xa, báo động từ xa, tiếng nói, fax, tới các dịch vụ tốc độ trng
bình nh : âm nhạc, điện thoại truyền hình, truyền số liệu tốc độ cao hoặc các dịch vụ có
tốc độ rất cao nh : HDTV, th viện vidio Các dịch vụ này có tốc độ từ vài bit/s tới vài
trăm Mbit/s, thời gian truyền từ vìa giây tới vài giờ ( Hình 2.1).
Hình 2.1. Đặc điểm tốc độ thời gian truyền của các dịch vụ băng rộng.
Có thể biểu diễn tốc độ bit tự nhiên của dịch vụ bằng hàm S(t), hàm này kéo dài trong
thời gian truyền thông tin T. Có hai giá trị quan trọng là : tốc độ bit cực đại ( the peak
natural bit rate ) và tốc độ trung bình E(S(t)) đợc tính trong khoangr thời gian T. Quãng
thời gian T cùng với hai giá trị E(S(t)) và S là các tham số quan trọng của dịch vụ.
Khoa điện- điện tử
- 12
Đồ án tốt nghiệp
Ta có công thức :
S = max[s(t)]
E[s(t)]= 1/T
T
dtts
0
)(
Tỷ lệ giữa E và S đợc gọi là đại lợng B ( Bustinss). B đặc trng cho sự thay đổi của tốc độ
dòng bit theo thời gian. Để minh hoạ cho 2 đại lợng E và S đợc thể hiện trên hình 2.2.
B = S/ E[s(t)]
S(t) (bit/s)
S
E[s(t)]
0 t(s)
T
Hình 2.2 : Đồ thị minh hoạ đại lợng S, S(t) và E.
Rõ ràng tốc độ bit tự nhiên S(t) đối với mỗi phiên liênlạc, nhng S và E(St)) nh nhau đối
với mỗi loại dịch vụ, bảng 2.1 trình bày một số giá trị E và B của vài loại dịch vụ.
Dịch vụ E[s(t)](Mbit/s) B
Truyền số liệu 1,5-130 10
Truền văn bản , tài liệu 1,5-45 1-10
Điện thoại truyền hình/ hội nghị truyền hình 1,5-130 5
TV 30-130 2-3
Truyền hình phân giải cao 130 5
Bảng 2.1 : Các đặc điểm tham số E và B của một số dịch vụ.
Sau đây ta xét mối liên hệ giữa tốc độ truyền và tốc độ bit cực đại ( hay tốc độ truyền
tự nhiên của dịch vụ ) và ảnh hởng của nó đến chất lợng truyền.
Từ hình 2.3 nhận thấy rằng, nếu tốc độ truyền nhỏ hơn tốc độ bit cực đại S thì chất l-
ợng bịgiảm xuống do một số bit sẽ phải cắt bỏ để đảm bảo tốc độ bit tự nhiên của dịch
vụ phù hợp với tốc độ truyền.
Tốc độ (bit/s) Phần bị giảm chất lợng truyền
Khoa điện- điện tử
- 13
Đồ án tốt nghiệp
Tốc độ ruyền tren mạng
Tốc độ truyền tự nhiên
của dịch vụ
0 t(s)
Hình 2.3 : Chất lợng giảm do tốc độ truyền nhỏ hơn tốc độ bit cực đại
Mặt khác, nếu tốc độ truyền luôn lớn hơn hoặc bằng tốc độ bit cực đại của dịch vụ thì
các thông tin vô nghĩa sẽ đợc sử dụng để điền đầy vào khoảng chênh lệch giữa tốc độ
bit tự nhiên và tốc độ truyền, do đó sẽ tiêu phí độ rộng băng truyền. Điều này đợc minh
hoạ trên hình 2.4.
Tốc độ
(bit/s) tiêu phí độ rộng băng truyền
Tốc độ truyền trên mạng
Tốc độ bit tự nhiên của dịch vụ
0 t(s)
Hình 2.4 : Tiêu phí độ rộng băng truyền do tốc độ truyền lớn hơn tốc độ bit cực đại
Qua hai thí dụ trên, có thể kết luận rằng cần phải lựa chọn tốc độ truyền thích hợp tuỳ
theo yêu cầu dịch vụ.
2.1.2. Các tham số đặc trng cho chất lợng mạng.
Nh đã trình bày ở 1.2.2.2 để truyền thông tin một cách tin cậy, mạng phải đảm bảo hai
chỉ tiêu :
- Trong suốt về mặt nội dung.
- Trong suốt về mặt thời gian.
2.1.2.1 : Các tham số liên quan đến tính trong suốt về mặt nội dung.
Tính trong suốt về mặt nội dung đảm boả cho mạng khả năng truyền thông tin một cáh
chính xác từ nguồn tới đích với số lỗi cho phép. Truyền thực tế có 3 loại lỗi :
- Lỗi đơn vị số liệu d ( residual error data unit rate) : là các lỗi không thể khôi phục đ-
ợc.
- Lỗi số liệu bị phân phối nhầm (misdelivered data unit rate) : là lỗi khi số liệu bị
truyền tới các đích sai.
- Lỗi số liệu không đợc truyền đi ( not delivered data unit rate) : là lỗi khi số liệu
không đợc truyền tới địa chỉ cho trớc.
Nh vậy các loại lỗi trên đặc trng cho tính thông suốt về mặt nội dung và gây ra một tỷ
lệ lỗi tr nào đó, chúng có thể đợc định nghĩa bởi các tham số sau :
Khoa điện- điện tử
- 14
Không có nhận xét nào:
Đăng nhận xét