Đề tài Giới thiệu các dịch vụ mạng truy nhập ATM

1GIỚI THIỆU CÁC DỊCH VỤ MẠNG TRUY NHẬP ATM MỤC LỤC 1.GIỚI THỆU ............................................................................................3 1.1 Cấu trúc chuẩn.................................................................................3 1.2 Các thành phần chuẩn .....................................................................4 1.2.1 Mạng nhân ATM ......................................................................4 1.2.2 Mạng truy nhập ATM ...............................................................4 1.2.3 Kết cuối mạng truy nhập...........................................................5 1.2.4 Mạng ATM thuê bao gia đình. .................................................6 1.2.5 Hệ thống đầu cuối ATM ...........................................................6 1.3 Các giao diện chuẩn ........................................................................7 1.3.1 Giao diện mạng truy nhập.........................................................7 1.3.2 Giao diện UNIW, UNIX, UNIH ..................................................7 2. CÁC DỊCH VỤ......................................................................................7 2.1 Cấu hình kết nối...............................................................................7 2.2 Các dạng kết nối ..............................................................................7 2.3 Xác lập kết nối .................................................................................7 2.4 Quản lý lưu lượng ............................................................................8 3 CÁC MẠNG TRUY NHẬP ATM .........................................................8 3.1 Cấu trúc chuẩn ATM qua Hybrid Fiber Coax (HFC) .....................8 3.2 Mạng truy nhập trên cơ sở mạng quang thụ động ATM .............. 10 3.2.1 Mạng quang thụ động ATM cho FTTH ................................ 11 3.2.2 Mạng quang thụ động ATM cho FTTC/cab.......................... 13 3.3 Kênh thuê bao số không đối xứng ADSL ...................................... 16 3.3.1 Chuyển tải của ATM qua ADSL ........................................... 17 3.4 Kênh thuê bao số tốc độ cao VDSL .............................................. 18 4 MẠNG ATM THUÊ BAO GIA ĐÌNH............................................... 20 4.1 Cơ sở hạ tầng................................................................................ 20 4.1.1 Mô hình cơ sở hạ tầng ........................................................... 21 4.1.2 Ráp nối ................................................................................... 21 4.1.3 Cáp ......................................................................................... 22 4.1.4 Kết nối.................................................................................... 22 4.1.5 Xung nhịp chuẩn.................................................................... 22 5 BÁO HIỆU........................................................................................... 23 5.1 Chức năng mạng truy nhập .......................................................... 23 5.2 Phân loại hệ thống........................................................................ 24 5.2.1 Phương án 1 ........................................................................... 24 25.2.2 Phương án 2 ........................................................................... 24 5.2.3 Phương án 3 ........................................................................... 25 5.2.4 Phương án 4 ........................................................................... 26 5.2.5 Phương án 5 ........................................................................... 27 5.3 Báo hiệu tại UNIX, UNIW và UNIH................................................ 27 5.4 Báo hiệu tại ANI ........................................................................... 27 5.4.1 Giao diện VB5 ....................................................................... 27 5.4.2 Giao diện giữa các mạng ATM ............................................. 27 5.4.3 Giao diện Đối tượng sử dụng-Mạng...................................... 28 6 TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................... 29 6.1 Normative References................................................................... 29 6.2 Informative References ................................................................. 30 7 CÁC TỪ VIẾT TẮT............................................................................ 31 PHỤ LỤC A............................................................................................ 34 A.1 Cơ cấu mạng thuê bao gia đình ................................................... 34 Figure A-1 Home Network Fabric.................................................. 34 A.1.1 Chuyển mạch mức cao hơn................................................... 35 A.1.2 Khối Interworking................................................................. 35 A.1.3 Ví dụ Fabric mạng thuê bao gia đình.................................... 35 A.2 ....................................................................................................... 36 A.3 Các chức năng bổ sung ................................................................ 37 A.4 Mạng thuê bao gia đình Non-ATM .............................................. 39 31.Giới thệu Khuôn khổ cấu trúc băng rộng cho các thuê bao gia đình của diễn đàn ATM (ATM Forum Residential Broadband-RBB) xác định các hệ thống truy nhập và mạng thuê bao gia đình. 1.1 Cấu trúc chuẩn Cấu trúc Residential Broadband chuẩn xác định giao diện RBB trong phạm vi các mạng thuê bao gia đình và truy nhập khác nhau. Cấu trúc RBB chuẩn bao gồm 5 thành phần sau: 1. Mạng nhân ATM. 2. Mạng truy nhập ATM. 3. Kết cuối mạng truy nhập. 4. Mạng ATM thuê bao gia đình. 5. Hệ thống đầu cuối ATM. Hình 1-1 Cấu trúc RBB chuẩn Trong cấu trúc chuẩn, có thể sẽ không có một hoặc nhiều thành phần, khi đó các giao diện tại một hoặc nhiều điểm chuẩn là như nhau. Có thể có một hoặc nhiều hơn một giao diện cho mỗi điểm chuẩn. Chú ý : Trong hình 1-1 không có điểm chuẩn UB, TB hoặc SB do không có ánh xạ trực tiếp các điểm chuẩn tới các giao diện chuẩn được xác định là áp dụng cho mọi trường hợp. Cụ thể, các điểm chuẩn S và T trong Khuyến nghị I.310 của ITU-T có ý nghĩa quan trọng trong hệ thống báo hiệu hiệu xác định các thành phần chức năng không M¹ng nh©n ATM M¹ng Truy nhËp ATM KÕt cuèi m¹ng truy nhËp HÖ thèng ®Çu cuèi ATM ANI UNI w UNI UNI X H M¹ng thuª bao gia ®×nh ATM 4thích hợp với môi trường RBB. Do đó, việc giải thích chính xác các điểm chuẩn này phụ thuộc vào cấu trúc mạng nội hạt và môi trường điều chỉnh. Cấu hình chuẩn trong phần này và các phần tiếp theo được chia thành các nhóm chức năng mà thường phù hợp với các thiết bị thực tế. Các thiết bị thực tế có thể bao gồm một hoặc nhiều nhóm chức năng, hoặc chỉ một phần của một nhóm chức năng. Trong trường hợp cuối cùng, giao diện giữa các thiết bị hoặc hệ thống phù hợp với các nhóm chức năng không phải là đối tượng nghiên cứu trong tài liệu này nhưng có thể được đề cập đến trong các tài liệu hoặc tiêu chuẩn khác. Cấu hình chuẩn cũng chỉ ra các giao diện hoặc bao gồm hoặc tham chiếu tới các tiêu chuẩn khác. Khi có nhiều hơn hai nhóm chức năng trong một thiết bị, không cần giao diện giữa các nhóm. 1.2 Các thành phần chuẩn 1.2.1 Mạng nhân ATM Mạng nhân ATM (Hình 1-2) bao gồm các nhóm chức năng sau: 1. Mạng của một hoặc nhiều chuyển mạch ATM 2. Các dịch vụ 3. Quản lý mạng Hình 1-2 Mô tả các chức năng của mạng nhân ATM Hình 1-2 Mô tả mạng ATM nhân 1.2.2 Mạng truy nhập ATM Mạng truy nhập ATM bao gồm các nhóm chức năng sau: Mạng ATM nhân Quản lý mạng Các chuyển mạch ATM Các dịchvụ 51. Kết cuối số ATM (ADT) 2. Mạng phân bố truy nhập ADT là một vấn đề được đề cập trong toàn tài liệu này. Các công nghệ mạng truy nhập cá nhân có thuật ngữ phù hợp với chức năng này. Hình 1-3 Mô tả mạng truy nhập ATM 1.2.3 Kết cuối mạng truy nhập Kết cuối mạng truy nhập (NT) là một nhóm chức năng kết nối mạng truy nhập ATM và mạng ATM thuê bao gia đình. UNIW là giao diện tại mạng mạng truy nhập bên cạnh NT. UNIX là giao diện tại nhà cạnh NT. Chức năng của NT phụ thuộc vào công nghệ mạng Truy nhập và mạng thuê bao gia đình. NT có thể thụ động hoặc tích cực. Sự thụ động của NT chỉ ra rằng các giao diện tại UNIX và UNIX là như nhau tại mọi lớp. NT có thể bao gồm các thành phần thụ động (ví dụ như bộ bảo vệ điện tử) hoặc các thành phần tích cực trong điện tử hoặc vùng quang học (ví dụ như bộ lọc hoặc bộ khuếch đại) nhưng không bao gồm các thành phần tích cực trong vùng kỹ thuật số ( nó không bao gồm điều biến /giải điều biến hoặc các chức năng mức cao hơn). NT tích cực có thể bao gồm các chức năng mức PMD trong vùng kỹ thuật số chẳng hạn như điều biến/giải điều biến và bộ chuyển đổi trung gian. Nó cũng có thể bao gồm các chức năng tại các mức TC và MAC. Các thiết bị có NT cũng có Mạng truy nhập ATM Đầu cuối ATM số Mạng phân phối truy nhập 6thể bao gồm các chức năng khác (ví dụ như thiết bị phân phối tại thuê bao gia đình). 1.2.4 Mạng ATM thuê bao gia đình. Mạng ATM thuê bao gia đình (HAN) kết nối đầu cuối mạng truy nhập và hệ thống đầu cuối ATM. HAN bao gồm các nhóm chức năng sau: 1. Thiết bị phân phối tại thuê bao gia đình (Home distribution Device) 2. Mạng phân phối tại thuê bao gia đình (Home Distribution Network) Hình 1-4 Mô tả mạng ATM tại gia đình Thiết bị Phân phối tại thuê bao gia đình thực hiện chuyển mạch và/hoặc tập trung các kết nối ảo ATM giữa UNIX và các thiết bị được kết nối với mạng ATM thuê bao gia đình tại UNIH , bao gồm cả hỗ trợ cho kết nối ảo ATM giữa các thiết bị. Nó bao gồm cả các chức năng lớp PHY, MAC hoặc ATM, có thể bao gồm cả báo hiệu. Thiết bị phân phối tại thuê bao gia đình là tuỳ ý và không cần đưa ra trong toàn bộ mạng ATM thuê bao gia đình. Một vài chức năng của nó có thể được thực hiện cùng với đầu cuối mạng trong từng thiết bị. Mạng phân phối thuê bao gia đình chuyển tải lưu lượng ATM đi từ hệ thống đầu cuối ATM bằng kết nối điểm - điểm, cấu trúc hình sao hoặc hình cây và phân nhánh. 1.2.5 Hệ thống đầu cuối ATM Hệ thống đầu cuối ATM bao gồm các chức năng trên lớp ATM, có thể bao gồm các ứng dụng đầu cuối - đối tượng sử dụng. Mạng ATM gia đình Mạng phân phối tại gia đình Thiết bị phân phối tại gia đình 71.3 Các giao diện chuẩn 1.3.1 Giao diện mạng truy nhập Giao diện mạng truy nhập (ANI) là giao diện giữa mạng truy nhập và mạng nhân ATM. Nó hoàn toàn độc lập với bất cứ công nghệ mạng truy nhập nào. Phần 5 sẽ mô tả chi tiết về giao diện ANI. 1.3.2 Giao diện UNIW, UNIX, UNIH UNIW, UNIX,UNIH là các giao diện cho công nghệ mạng truy nhập, đầu cuối mạng truy nhập, mạng thuê bao gia đình và hệ thống kết cuối ATM. Các giao diện này hỗ trợ các tế bào cơ bản UNI, hoặc khung cơ bản UNI để ATM chuyển tải giữa các thành phần. 2. Các dịch vụ Các dịch vụ và tính năng của mạng băng rộng thuê bao gia đình ATM giống như đối với các mạng ATM khác. Các nhà quản lý mạng có thể chọn lọc để đưa ra các đề nghị toàn bộ hay một phần các dịch vụ và tính năng. Điều đó mang đến khả năng các kết nối giữa hệ thống đầu cuối ATM với mạng RBB và hệ thống đầu cuối ATM với các mạng ATM khác là như nhau. 2.1 Cấu hình kết nối Các kết nối điểm-điểm và điểm-đa điểm được sử dụng trong mạng RBB như trong UNI3.1. Các dạng kết nối khác đang được nghiên cứu trong ATM Forum và ITU- T để áp dụng cho các mạng RBB trong tương lai. 2.2 Các dạng kết nối Các kết nối đường dẫn ảo và kênh ảo trong mạng RBB như trong UNI3.1 2.3 Xác lập kết nối Các kết nối ảo cố định trong mạng RBB như trong UNI3.1 Các kết nối ảo chuyển mạch trong mạng RBB như trong UNI3.1. Cơ cấu và tính năng cho SVCs được mô tả trong phần 5. 82.4 Quản lý lưu lượng Các loại hình dịch vụ CBR, rt-VBR, nrt-VBR, ABR và UBR, các tham số lưu lượng liên quan và các tham số QoS cho các mạng RBB như trong TM4.0. Các mức PHY của một số công nghệ mạng truy nhập RBB có các đặc tính (chẳng hạn như băng rộng không đối xứng, tốc độ động, ...) không điển hình của các lớp PHY được sử dụng trong môi trường không phải là thuê bao gia đình ( non-residential). Các ảnh hưởng của các đặc tính này lên quản lý lưu lượng ATM đang được nghiên cứu. Các đặc tính đó cũng có thể tác động đến điều khiển nạp các kết nối ( Connection Admission Control) và sự phân phối mạng truy nhập tới QoS đầu cuối-đầu cuối. 3 Các mạng truy nhập ATM Phần này đề cập đến một vài mạng truy nhập ATM mà đang được ATM Forum quan tâm nhưng không cung cấp toàn bộ các công nghệ truy nhập RBB. 3.1 Cấu trúc chuẩn ATM qua Hybrid Fiber Coax (HFC) Hình 3-1: Cấu trúc chuẩn NT thụ động ATM qua HFC Hình 3-1 mô tả cấu trúc chuẩn của ATM qua hệ thống truyền dẫn HFC cáp truyền hình (CATV) với một NT thụ động. Trong một hệ thống truyền dẫn HFC, các tín hiệu số đã điều chế được phân chia tần số theo quang học và môi trường vật lý đồng trục (coaxial physical medium) dọc theo các tín hiệu truyền hình cáp đồng trục. Thiết bị tại khu vực trung tâm (được gọi là headend) truyền tín hiệu qua môi Mạng phân bố HFC Mạng ATM nhân Mạng truy nhập ATM Đầu cuối mạng truy nhập Mạng ATM gia đình Mạng phân bố HFC Thiết bị phân phối tại gia đình Adaptor Hệ thống đầu cuối ATM Trạm hệ thống đầu cuối ATM Station Station Bộ tách RF Điều kiển Headend 9trường vật lý theo hướng đi (tới các thuê bao). Các thiết bị thuê bao có thể thu được bất kỳ tín hiệu nào (nhưng không nhất thiết là hiểu tín hiệu đó) bằng cách điều chỉnh kênh tương ứng với tần số (FDM). Theo hướng về (về phía tổng đài), môi trường vật lý phân chia các thiết bị thuê bao (được gọi là trạm - station) mà chỉ có các headend nhận được tín hiệu. Giao thức lớp điều khiển truy nhập trung gian (MAC) phân xử các truy nhập bằng các Station. Các Headend Controller (HC) cung cấp các chức năng cần thiết để hỗ trợ ATM qua các HFC. Nó bao gồm chuyển mạch ATM và/hoặc tập trung, báo hiệu, các chức năng lớp MAC, các chức năng TC và các chức năng PMD hướng đi, hướng về. Mạng phân chia HFC bao gồm các thành phần như các bộ phối hợp, các nút sợi, khuếch đại và bộ nối định hướng (directional couplers). Các dịch vụ Non-ATM sẽ thường phân chia các thiết bị HFC nhưng không được đề cập đến trong tài liệu này. Chức năng trong mạng CATV để đảm bảo tính an toàn và toàn vẹn của tín hiệu. Nó bao gồm nhóm các điều kiện thuận lợi và khả năng bảo vệ, bộ tách và nối định hướng. Station là một thực thể trong thuê bao gia đình cần thiết để hỗ trợ cho chuyển tải ATM qua CATV. Nó bao gồm các chức năng lớp PMD, TC và MAC. Station là một thành phần của một thực thể khác trong mô hình RBB chuẩn. Có hai trường hợp cho NT và HAN: Trong trường hợp phân phối thụ động thuê bao gia đình, HAN có cấu trúc cáp đồng trục hình cây phân nhánh, với các bộ tách RF tại các điểm phân nhánh. Các chức năng của station còn được đưa ra trong hệ thống đầu cuối ATM và các thiết bị nối. Trong gia đình có thể có hơn một hệ thống đầu cuối ATM hoặc thiết bị nối với mỗi một Station. Trong trường hợp phân phối tích cực, thiết bị phân phối tại thuê bao gia đình bao gồm một Station, HAN được phân tích trong phần 4. 10 IEEE 802.14 phát triển tiêu chuẩn cho chuyển tải ATM qua mạng truy nhập HFC. Tiêu chuẩn này cũng bao gồm các lớp vật lý hướng đi và về, giao thức MAC. Giao thức MAC bảo đảm cung cấp các dịch vụ đã đề cập trong phần 2. 3.2 Mạng truy nhập trên cơ sở mạng quang thụ động ATM Hình 3-2 Cấu trúc mạng Phần này mô tả mạng quang ATM và cấu trúc truy nhập của hệ thống. Hình 3-2 mô tả cấu trúc truy nhập, từ FTTH(Fiber to the Home), qua FTTB/C (Fiber to the Building/Curb), tới FTTCab (Fiber to the Cabinet). Hình 3-2 mô tả mạng truy nhập quang OAN có cấu trúc đa dạng chẳng hạn như vòng, điểm-đa điểm, điểm- điểm, được phổ biến trong các cấu trúc. Phần 3.3 và 3.4 phân tích trường hợp FTTC và FTTCab sử dụng thiết bị cáp đồng. Mạng quang thụ động ATM (ATM-PON) là một trong các cấu hình OAN. Các bộ tách quang thụ động cho phép khả năng PON được chia chéo các đầu cuối/ONUs (Optical Network Unit) qua nhiều thuê bao. Do các thiết bị phân tách, các chức năng trong PON được yêu cầu cung cấp bảo mật và an toàn. Ngoài ra điều khiển truy nhập trung gian (MAC) được yêu cầu để phân xử truy nhập trong hướng về. Mạng truynhập Mạng thuê bao gia đình 11 3.2.1 Mạng quang thụ động ATM cho FTTH Hình 3-3 Cấu trúc chuẩn ATM qua FTTH sử dụng PON Hình 3-3 minh hoạ cấu trúc chuẩn ATM qua FTTH sử dụng PON. Đầu cuối kênh quang (OLT) cung cấp các chức năng cần thiết để hỗ trợ ATM qua PON. OLT thường gồm các chức năng sau: 1. Kết nối chéo hoặc chuyển mạch lớp ATM. 2. Các chức năng lớp MAC, bao gồm địa chỉ hướng đi và điều khiển truyền dẫn hướng về. 3. Các chức năng lớp PHY, bao gồm bộ chuyển đổi E/O (điện tử/quang) và O/E (quang/điện tử). 4. Độ an toàn mạng truy nhập 5. Giao diện tại mạng nhân ATM Mạng phân phối PON bao gồm thiết bị phân chia sợi có chức năng tách quang thụ động. Đầu cuối mạng PON cung cấp các chức năng cần thiết để hỗ trợ ATM qua thiết bị PON. NT bao gồm các chức năng sau: 1. Hợp kênh lớp ATM. 2. Chức năng lớp MAC, bao gồm địa chỉ hướng đi, điều khiển truyền dẫn hướng về. Mạng nhân ATM Mạng truy nhập ATM Đầu cuối mạng truy nhập Mạng ATM thuê bao gia đình Hệ thống đầu cuối ATM Đầu cuối kênh quang OLT Phân tách kênh quang thụ động 12 3. Các chức năng lớp PHY, bao gồm bộ chuyển đổi E/O và O/E. 4. Độ an toàn mạng truy nhập. 5. Giao diện tới HAN. 3.2.1.1 Chức năng các phần tử mạng a) Đầu cuối kênh quang (OLT) OLT gồm 3 phần: đầu cuối kênh giao diện nút truy nhập (ANI-LT), đầu cuối kênh PON (PON-LT), và kết nối chéo đường dẫn ảo/kênh ảo (VP/VC-CC) cho VP. 1. ANI-LT: Đầu cuối kênh giao diện nút truy nhập kết nối OLT tới mạng ATM hoặc nút ATM. 2. VP/VC-XC: Kết nối chéo đường dẫn ảo/ kênh ảo cung cấp các kết nối giữa ANI-LT và PON-LT. 3. PON-LT: Đầu cuối kênh PON quản lý quá trình chuyển đổi quang-điện, chèn các tế bào ATM vào hướng đi vận chuyển PON và trích các tế bào ATM từ hướng về vận chuyển PON. Điều khiển cơ cấu hướng đi được thực hiện nhờ PON-LT. b) Đầu cuối mạng quang (NT) NT bao gồm ba phần: Đầu cuối kênh PON (PON-LT), hợp kênh đường dẫn ảo (VP-MUX) cho bộ hợp kênh VP và đầu cuối kênh giao diện mạng thuê bao (UNI- LT). 1. PON-LT: Đầu cuối kênh PON quản lý quá trình chuyển đổi quang-điện, chèn các tế bào ATM vào hướng đi vận chuyển PON và trích các tế bào ATM từ hướng về vận chuyển PON trên cơ sở thu đồng bộ từ điều khiển cơ cấu hướng đi. 2. VP-MUX: Bộ hợp đường dẫn ảo tổ hợp các UNI-LT tới PON-LT. Chỉ có các tế bào ATM hợp lệ qua được VP-MUX, do đó nhiều VP có thể chia độ rộng băng tần hướng về một cách có hiệu quả. 3. UNI-LT: Đầu cuối kênh giao diện mạng thuê bao (UNI-LT) giao diện UNIx với mạng ATM thuê bao gia đình HAN. 13 3.2.1.2 Mô hình giao thức chuyển giao ATM Hình 3-4 Mô hình giao thức chuyển tải ATM Trong cấu trúc này, giao thức chuyển tải ATM tại UNIPON bao gồm lớp vật lý, lớp truy nhập và lớp ATM. Cấu trúc này chỉ dùng cho địa chỉ chuyển tải của ATM sử dụng dữ liệu mà không dùng cho điều khiển hay quản lý địa chỉ của ATM. 3.2.2 Mạng quang thụ động ATM cho FTTC/cab Hình 3-5 Cấu trúc chuẩn ATM qua FTTC/Cab sử dụng PON và xDSL Hình 3-5 minh hoạ cấu trúc chuẩn cho ATM qua FTTC/Cab sử dụng hệ thống PON và xDSL. Đầu cuối kênh quang OLT cung cấp các chức năng cần thiết để hỗ trợ ATM qua PON.OLT thường bao gồm các chức năng sau: 1. Kết nối chéo hoặc chuyển mạch lớp ATM Mạng nhân ATM Mạng truy nhập ATM Đầu cuối mạng truy nhập Mạng ATM thuê bao gia đình Hệ thống đầu cuối ATM Đầu cuối kênh quang Phân tách quang thụ động Khối mạng quang 14 2. Các chức năng lớp MAC, bao gồm địa chỉ hướng đi và điều khiển truyền dẫn hướng về. 3.