CHƯƠNG I   SỰ PHÁT TRIỂN CỦA  MẠNG VIỄN THÔNG

I.LỊCH SỬ  PHÁT TRIỂN CỦA CÔNG NGHỆ VIỄN THÔNG:

Nhu cầu trao đổi thông tin là một nhu cầu không thể thiếu đối với con người, sự phát triển của công nghệ viễn thông của cũng gắn liền với sự phát triển của xã hội loài người. Trải qua nhiều cuộc cách mạng các hệ thống thông tin cũng như công nghệ viễn thông cho tới ngày nay đã đạt được những thành tựu đáng kể  trong mọi lĩnh vực như trong lĩnh vực kinh tế và xã hội. Các hệ thống thông tin hay công nghệ viễn thông đã lần lượt ra đời từ các hệ thống  đơn  thông tin đơn giản cho các hệ thống thông tin hiện đại như ngày nay.Vì vậy quá trình phát triển của các công nghệ viễn thông được thể hiện qua sự phát triển của công nghệ truyền dẫn, công nghệ ghép kênh và công nghệ chuyển mạch như sau .nhưng trước khi tìm hiểu về công nghệ viễn thông thì chúng ta cần biết các khái niệm  sau :

-Mạng là ? Mạng là một nhóm các thiết bị đầu cuối, các hệ máy tính liên kết chia sẽ thông tin lẫn nhau thông qua một tuyến kết nối truyền thông chung  gọi là mạng.

 

-Viễn thông là ? viễn thông  ( Telecommunications)  là việc truyền điện tử các dữ liệu  âm thanh, Fax, hình ảnh thoại, Video và các thông tin  giữa các hệ thống  bằng cách  dùng các tín hiệu số  hoặc tín hiệu tương tự , việc truyền này  được thực hiện thông qua môi trường truyền dẫn có thể là hữu tuyến (sử cáp kim loại kim loại hoặc cáp quang )  hoặc vô tuyến (  có thể là viba hoặc vệ tinh )

-Mạng viễn thông ( telecommunications Network ) đây là một mạng cung cấp nhiều dịch khác  nhau như cung cấp các dịch vụ thoại và các dịch vụ phi thoại như  dịch vụ dữ liệu, hình ảnh, ..như vậy mạng viễn thông được tạo thành từ các mạng riêng lẻ như  mạng truyền số  liệu, mạng điện thoại , ...  và nhờ có mạng viễn thông mà chúng ta có thể liên kết với nhau  từ các mạng khác nhau  thông qua một  thiết chuyển đổi riêng chẳng hạn như mạng  dữ liệu thông qua mạng điện thoại. Như vậy mạng viễn thông là một mạng  cung cấp  nhiều dịch vụ khác nhau  nhằm  đáp ứng nhu cầu trao đổi thông tin ngày một tăng của  con người.

Như vậy với  các khái  niệm  trên  đã giúp ta hiểu được thế nào là mạng, viễn thông, mạng viễn thông. và để hiểu rỏ hơn  ta đi tìm hiểu về các công nghệ sau :

             Công nghệ  truyền dẫn :  bao gồm  môi trường truyền dẫn và thiết bị truyền dẫn như thiết bị thu phát tín hiệu,môi trường truyền dẫn có thể là hữu tuyến hoặc vô tuyến.

            Mạng  điện thoại từ lúc hình thành cho đến  nay chủ yếu là dùng để truyền tín  hiệu thoại . Trước năm 1970, mạng điện thoại được dùng để truyền tín hiệu thoại tương tự  và ghép kênh theo tần  số .  trên các tuyến cự ly  dài chủ yếu  là dùng cáp đồng trục  và thiết bị truyền dẫn này tương đối mắt  so với  giá thành của tổng đài  điện thoại  tương tự . đầu những năm 70  các hệ truyền dẫn số bắt đầu phát triển và trên các hệ thống này chủ yếu là dùng ghép  kênh theo thời gian, điều xung mã. Nhờ điều xung mã mà tín hiệu thoại 0.3–3.4khz  được chuyển thành tín hiệu số có tốc độ 64Kbps . Nhưng nếu truyền riêng biệt trên mỗi kênh thoại trên đôi dây dây đồng sẽ rất tốn kém và lảng phí đường truyền vì thế mà kỷ thuật ghép kênh được ra đời để ghép các tín hiệu 64KHz thành các luồng tín hiệu có tốc độ 1.544 Mbps hoặc 2,048 Mbps đã ra đời. từ các luồng tín hiệu này lại  được ghép thành các luồng tín hiệu có  tốc độ cao hơn  và cho tới nay các kỹ thuật ghép kênh  càng được cải thiện hơn và tận dụng hết khả năng đường truyền dẫn  đồng thời làm giảm giá thành cước phí dịch vụ xuống một cách hợp lý cho khách hàng .với tiến trình phát triển trên thì công nghệ truyền dẫn quang cũng được đưa vào sử dụng  một cách  rộng rải nhằm đáp ứng nhu  cầu thông tin ngày càng tăng như ngày nay vì tốc độ truyền của cáp quang rất cao đạt cở vài  Gbps  như hiện nay tốc độ truyền dẫn cáp quang của nước ta hiện nay là 2,5 Gbps( Bắc _Nam) .

             Công nghệ ghép kênh: Từ khi phát minh ra điện thoại thì kỹ thuật ghép củng ra  đời khi nhu cầu thông tin  ngày một tăng và khả năng sử dụng hết đường truyền lúc người ta sử dụng kỹ thuật ghép kênh theo tầng số tức là các kênh tín hiệu thoại được phân theo các tần số khác nhau và sau đó kỹthuật ghép theo thời gian củng ra  đời  khi kỹ thuật  điều xung mã   hay còn gọi là kỹ thuật PCM  tức là nhờ kỹ thuật  PCM mà tín hiệu thoại  có tần số  từ  0.3 – 3.4 KHz  được  biến đỗi thành  các tín hiệu số  có tốc độ là 64Kbps  đây là luồng tín  hiệu cơ sở được  sử dụng để truyền tín hiệu thoại  dưới dạng số  và  với tốc  độ này thì  không thể đáp ứng được  nhu cầu ngày càng tăng  của  thông tin và vì thế mà kỹ thuật ghép kênh PCM  được hình thành kỹ thuật này ghép các luồng tín hiệu có tốc độ 64Kbps thành các luồng tín hiệu có tốc cao hơn như 1,544Mbps, 2.048Mbps và sau đó dựa vào các luồng nay để  ghép các luồng có tốc độ cao hơn và với việc  ghép kênh này nó tuân theo các tiêu chuẩn khác nhau trên thế giới như tiêu chuẩn Bắc Mỹ, tiêu chuẩn Châu Âu và tiêu chuẩn Nhật Bản và các kiểu ghép kênh như vậy gọi là kiểu ghép kênh theo cận đồng bộ ký hiệu là PDH ( Plesiochronous digital  Hierarchy) và với phương pháp ghép kênh theo kiểu  cận  đồng bộ này nó có một số nhược điểm là nó không thể đáp ứng được các nhu cầu thông tin tốc độ cao , không đồng bộ với tốc độ truyền dẫn , khung thời gian giữa các cách ghép  theo các hệ thống  Châu Âu , Bắc Mỹ và Nhật Bản dẫn  tới sự  thống nhất giữa các cách ghép  phức tạp  hơn vì thế mà kỹ thuật ghép kênh theo kiểu đồng bộ được ra đời đạt được tốc cao đáp ứng được yêu  cầu thông tin  yêu cầu tốc cao .

            Công nghệ chuyển mạch  :  Để tìm hiểu về công nghệ chuyển mạch thì  ta phải hiểu thế nào là chuyển mạch  .chuyển mạch là một phần tử thực  hiện việc đấu nối giữa hai thiết bị khi có nhu cầu thiết lập. thực chất thiết bị chuyển mạch là một tổng đài  nó thực hiện chức năng thiết bị cuộc gọi từ máy  gọi tới máy bị gọi  và nó phải có chức năng thu phát tín hiệu  từ các thiết bị đầu cuối . từ thời  phát minh ra điện thoại việc thì việc đấu nối với nhau  thông qua  một đôi dây đồng  việc đấu nối này được thực hiện trực tiếp  giữa các thiết bị đầu cuối, nhưng với yêu thông tin ngày một tăng

này thì việc đấu nối trực tiếp này càng phức tạp hơn và việc đấu nối này có giới hạn nhất định nếu nhiều  quá thì sẽ không thực hiện được vì vậy mà người ta đã phát minh ra thiết bị chuyển mạch nhằm thiết lập các cuộc gọi một cách dễ dàng với dung lượng đấu nối lớn gấp nhiều lần đấu nốí trực tiếp. Ngày nay với sự phát triển của công nghệ bán dẫn kỹ thuật chuyển mạch  ngày càng tối tân hơn  và xử lý các kết nối với dung  lượng lơn hơn nhiều lúc đầu 

II. SỰ PHÁT TRIỂN CỦA MẠNG VIỄN THÔNG HIỆN NAY:

Trong thông tin viễn thông hiện nay, để cho việc thông tin được thông suốt và đáp ứng đầy các dịch vụ  cho người sử dụng thì cần thiết phải có mạng  ( mạng là một nhóm các đầu cuối, các hệ máy tính liên kết chia sẻ các dịch vụ thông qua một tuyến kết nối truyền thông chung. Do đó mạng là hai hoặc nhiều cá nhân có một nội dung nào đó muốn chia sẻ, một cá nhân phải có khả năng cung cấp một nội dung nào đó, trong khi đó một khả năng khác phải co khả năng tiếp nhận nội dung đó) nói chung và mạng  viễn thông nói riêng.Như vậy mạng viễn thông là mạng bao gồm nhiều loại dịch khác nhau. Sau đây là các mạng viễn thông đã và đang  sử dụng trên thế giới .

-Đối với mạng điện thoại thì vào những năm 70 là chủ yếu  được dùng truyền tín hiệu tương  tự  và sử dụng kỹ thuật ghép kênh phân chia theo tần số với kỹ thuật này thí đối với các tuyến có cự ly dài thì  chủ yếu truyền bằng cáp đồng trục và thiết bị  điện thoại này tương đối  đắt so với giá thành  cùa tổng đài điện thoại tương tự . Vì thế mà vào những  đầu những năm 70 các hệ thống truyền dẫn số bắt đầu phát triển và trên các hệ thống này  chủ yếu sử dụng kỹ thuật ghép kênh phân chia theo thời gian và điều chế xung mã và nhờ điều xung mã mà tín hiệu thoại có băng tần từ 0.3-3.4 KHz và được chuyển thành tín hiệu số có tốc độ 64 Kbit /s. Mạng điện thoại nó bao gồm các trung tâm chuyển mạch hay còn gọi là các tổng đài và các hệ thống đường dây tạo liên kết. mạng điện thoại cung cấp một phương tiện hữu ích  cho đàm thoại từ xa. Hơn 1 trăm năm trước  việc thông tin điện bắt đầu với các mạng  cục bộ qui mô nhỏ. Trong quá trình phát triển không ngừng các mạng nhỏ liên kết với nhau tạo thành các mạng quốc gia. Ngày nay mạng quốc tế cho phép  thực hiện các cuộc đàm thoại từ hai nơi bất kỳ trên thế giới .

Đặc điểm của mạng này là thông tin tiếng nói được số hoá và chuyển mạch ở  hệ thống chuyển mạch điện thoại công  cộng PSTN ( Public switched Telephone Network)

  - Mạng dữ liệu chuyển mạch công cộng  PSDN : Thực hiện việc truyền dữ liệu giữa các máy tính với nhau . Tốc  độ của loại này đạt khoảng 1Mbit /s. mạng máy tính được hình thành trên hai loại mang LAN & WAN  và tồn tại một số cấu trúc mạng tiêu biểu như : Ethernet,Token Bus ,Token Ring
                                                                                                   

 -  Mạng truyền hình  : Được  truyền theo ba cách

+  Phát thông qua  sóng vô  tuyến, sử dụng các ANT mặt đất

+ Thông qua mạng cáp đồng trục

+ Thông qua vệ tin, sử dụng  các hệ thống phát trực tiếp

 - Mạng TELEX : đây là mạng này phát và thu trên phạm vi toàn quốc, toàn cầu . Theo tiêu chuẩn hiện nay mạng TELEX là một hệ thống truyền tin tốc độ hấp 50bit/s, mạng này dùng để gửi các bức điện dưới dạng ký tự .

- Mạng chuyển mạch gói : trong mạng chuuyển mạch gói,các thông điệp được chia thành các gói nhỏ hơn . mỗi gói tin bao gồm thông tin  địa chỉ  nguồn và đích  để có thể độc lập  định tuyến các gói tin riêng lẻ  thông qua liên  mạng .

Sơ đồ mạng chuyển mạch gói tổng quát :

                  Các nút chuyển mạch gói phía trong đường bao là các phần tử mạng. Các khối phía ngoài là thiết bị đầu cuối, nó sử dụng các dịch vụ do mạng cung cấp.Các nút chuyển mạch gói tạo tuyến cho các gói tin giữa các tuyến nối khác nhau của mạng đấu nối tới nút chuyển mạch gói này. Các thiết bị đầu cuối có thể là các máy tính chủ, có khả năng tiếp cận dịch vụ từ mạng lưới hoặc các thiết bị tạo ra các kiểu giao tiếp chuyên dụng cho mạng. Đây là các cửa ngõ cho mạng chuyển mạch gói và các kiểu mạng khác, các thiết bị khác cho phép kết cuối đấu nối tới mạng chuyển mạch gói

            - Mạng Frame Relay đây  là mạng  nhằm giải quyết  nhược điểm của của mạng chuyển mạch gói . mạng  này có  thể truyền nhận các khung lớn tới 4096 byte trong khi đó gói tiêu chuẩn trong mạng chuyển mạch  gói là 128 byte,không cần thời gian hỏi đáp, phát hiện lổi và sửa lổi ở lớp 3 nên mạng Frame Relay có khả năng chuyển tải nhanh hơn  hàng chục lần so với mạng chuyển mạch gói sử dụng giao thức X.25 ở cùng tốc độ . như vậy mạng Frame Relay là mạng thích hợp  cho việc truyền số liệu tốc độ cao  và cho kết nối LAN to LAN và cho cả âm thanh nhưng điều kiện tiên quyết để sử dụng mạng này là chất  lượng mạng truyền dẫn phải cao .Cấu hình chung của mạng Frame  Relay như sau :

 H1.4. Mạng   Frame Relay

Cơ sở để tạo ra mạng  Frame Relay  là các thiết bị truy nhập  mạng  FRAD  ( frame relay Access Device), các thiết bị mạng FRND (frame relay  network Device), đường nối giữa các thiết bị  và mạng trục frame relay .

            Đặc điểm của mạng này là: Chi phí thuê bao  của mạng  Frame Relay  thấp bởi vì nó cung cấp được nhiều  dịch hơn , loại bỏ được các  đường dây riêng  để có thể cung cấp được nhiều dịch khác tại cùng một vị trí ;các tiêu chuẩn của Frame Relay  được hình thành trên cơ sở của các chuẩn quốc tế và quốc gia nên  được công nhận  khấp nơi trên thế giới ;từ  mão đầu khung ít ,độ tin cậy cao  do sử dụng hai đến 5 byte  mão đầu ; tính linh  hoạt  và khả năng khôi phục lỗi của mạng  tốt ; sự liên hoạt động của  FR  với các ứng dụng và dịch vụ mới .

- Mạng ISDN   đây là mạng băng hẹp ,mạng này cung cấp tất các dịch vụ nhằm đáp ứng ngày càng tăng về nhu cầu thông tin như dịch vụ thoại và phi thoại, truyền số liệu.Mạng ISDN nay tuy cung cấp nhiều dịch vụ khác nhau nhưng việc quản lý mạng  riêng lẻ nhau, vì thế mà khó thống nhất  nhau được .                                               

            Từ các mạng trên  ta thấy các mạng này nó tồn tại một cách độc lập với nhau  vì thế  các mạng này có nhược điểm là :

            + Tính phụ thuộc vào dịch vụ, mỗi mạng chỉ truyền được  một dịch vụ  đặt trưng

            +  Sự không linh hoạt  gây ra khó khăn khi truyền các dịch vụ  trong tương lai. Thoại thì yêu cầu thời gian thực vì thế mà mạng PSDN không dùng  để truyền tín hiệu thoại .

            + Không hiệu quả: Do mạng hiện nay trang bị các thiết bị , các hệ thống chuyển  mạch, các hệ thống ghép kênh, không thể dùng cho các mạng  yều cầu tốc độ cao, dẫn  tới kém  hiệu quả trong việc bảo dưởng , vận hành và trong  việc sử dụng tài nguyên.

Từ các nhược điểm trên yêu cầu  phải xây dựng  một mạng mới duy nhất có thể truyền  tất cả các dịch vụ  đó là mạng ATM.

-Mạng ATM. là mạng  sử dụng phương thức không đồng bộ , nó cung cấp tất cã các dịch vụ như mạng số liệu, thoại, truyền hình , Fax,...đây là mạng đã và đang được triển khai ở nhiều  nước

Đặc điểm của nó là : Thứ nhất la , ATM sử dụng các gói tin có kích thước  nhỏ và cố định  gọi là các tế bào ATM ( ATM cell) , các tế bào nhỏ cùng với tốc  độ truyền lớn sẽ làm cho trễ truyền và biến  động trễ giảm đủ nhỏ  đối  với dịch vụ thời gian thực. Ngoài ra kích thước nhỏ củng sẽ tạo điều kiện cho việc hợp kênh có tốc độ cao được dễ dàng hơn.Thứ hai, ATM  còn có một đặc điểm rất quang trọng là khả năng nhóm một vài kênh ảo thành một đường ảo, nhằm giúp cho việc định tuyến được dễ dàng  và để hiểu rỏ hơn về mạng ATM thì trong các chương sau sẻ được trình bày kỷ hơn.sau đây là sơ đồ cấu trúc  và sơ đồ tổng quát của mạng ATM như sau :

CHƯƠNG II: MẠNG  ATM

 

Trong chương này chúng ta sẽ tìm hiểu về nguyên lý cơ bản của ATM, mô hình giao thức chuẩn,cấu trúc tế bào và cấu trúc mạng ATM

I . NGUYÊN LÝ CƠ BẢN CỦA ATM

            ATM là phương thức truyền tải mang đặt tính của chuyển mạch gói, sử dụng kỹ thuật ghép kênh chia thời gian không đồng bộ,bằng việc ghép các luồng tính hiệu vào các khối có kích thước cố định, gọi là tế bào .Tế bào gồm có trường thông tin mang thông tin của khách hàng và mào đầu mang thông tin về mạng, ví dụ thông tin về định  tuyến . Vì trên cùng một đường truyền, có hể có nhiều tế bào  từ các nguồn tín hiệu ghép lại với nhau nên cần phải có biện pháp phân biệt  các tế bào cùng chung  một nguồn tín hiệu , biện pháp này được thực hiện bằng thông tin  được mang trong  mào đầu tế bào . Luồn thông tin được biểu diển như sau:

            ATM là kỹ thuật có tính chất kết nối, mà trong đó đường truyền được thiết lập trước khi khách hàng trôi đổi thông tin với nhau. Điều này được thực hiện bởi thủ tục thiết lập kết nối tại thời điểm bắt đầu và thủ tục giải phóng cuộc gọi tại thời điểm kết thúc .thủ tục kết nối sử dụng giao thức báo hiệu đối với các  kết nối  theo yêu cầu và một số phương thức khác .ví dụ như thủ tục quản lý mạng  đối với các kết nối bán cố định và cố định .

II. MÔ HÌNH GIAO THỨC CHUẨN

B-ISDN có mô hình dựa trên mô hình 7 lớp của OSI. Mô hình giao thức chuẩn bao gồm:mảng khách hàng, mảng điều khiển và mảng quản lý. Các khái niệm điểm truy nhập dịch vụ ( SAP ), khối số liệu dịch vụ ( SDU) và khối dữ liệu giao thức (PDU) dùng trong mô hình 7 lớp ( OSI) được áp dụng trong mô hình chuẩn này .

            Chức năng của các mảng

• Mảng khách hàng : truyền tải thông  tin cho khách hàng
• Mảng điều khiển : dùng cho các chức  năng điều  cuộc gọi và điều khiển kết nối. Hai mảng này được cấu thành các lớp . ba lớp phía dưới là các lớp : lớp vật lý , lớp ATM và lớp tương thích ( AAL ), lớp bậc cao . chức năng của các lớp đó như sau:

+ Lớp vât lý:  liên quan  đến việc truyền tải thông tin dưới dạng bit và tế bào

+ Lớp ATM : xử lý các tế bào như chuyển mạch , định tuyến,, ghép kênh , phân kênh

+ Lớp tương thích AAL : thực hiện các chức năng  phụ thuộc dịch vụ ,thực liên kết lớp  AAL với các lớp bậc cao.

+ Lớp  bậc  cao : gồm các chức năng không có ở lớp phía dưới , về nguyên tắc có thể  là bất cứ một chức năng nào  khác

• Mảng  quản lý : cung cấp các chức về giám sát mạng . quản lý được chia thành quản lý mảng và quản lý  lớp :

+ Quản lý mảng: thực hiện các chức năng quản lý toàn hệ thống  và phối hợp các mảng với  nhau

+ Quản lý lớp thực hiện các chức năng  liên quan tới nguồn thông tin và các thông số của thực thể  giao thức  tại mỗi lớp

Cấu hình giao thức chuẩn  như sau :

Chức năng  cuả các khối  như sau :

• B- NT1: mạng thiết bị đầu cuối loại 1 được thực hiện ở lơp1 vật lý, nó coó chức năng  như kết cuối  đường dây và xử lý các giao diện truyền dẫn liên quan tới kết cuối quang _ Điện  và các chức năng bảo dưởng và vận hành  quản lý
• B-NT2: Mạng thiết  bị  đầu cuối  loại 2 được thực hiện ở lớp cao hơn  (AAL, ATM ) bao gồm các nhiệm vụ tách và ghép  các giao thức báo hiệu và xử lý dung  lượng  bộ đệm  và xác  định tài nguyên
• B-TA là thiết bị  thích  ứng  để nối  B-TE2  với mạng băng rộng
• B-TE1 có cức năng kết cuối với giao diện chuẩn  B-ISDN và thực hiện kết cuối đối với  tất cã các loại  giao thức của các lớp bậc thấp  cũng như bậc cao
• B-TE2 dùng cho giao  diện kết nối với thiết bị chuẩn  B-ISDN   hiện có
• IWU có chức năng định  tuyến

Ngoai ra con có các chừc năng của điểm tham chiếu như điểm tham chiếu  R thì do các nhà sản  xuất   qui định nó có chưc năng biến đổi từ tương tự sang số ., điểm tham chiếu Sb và Tb thì do CCITT qui định còn điểm  tham  chiếu  Ub thì  quốc tế  chưa qui định .

1.Lớp ATM

Đây là lớp đóng vai trò   quang trọng nhất liên quan tới  việc truyền tải thông  tin  qua mạng ATM. Phương thức truyền tải ATM là sử dụng  các kết nối ảo  và  các kết nối ảo  này được chia làm  hai mức :  đường  ảo VP và kênh bảo VC và đây cũnglà đặc  tính quang trọng nhất của ATM. Lớp ATM có các chức năng chính sau:

• Ghép và tách tế bào :

Tại phần phát , chức năng ghép tế  bào  thực hiện tổ  hợp  các tề bào  từ các đường ảo  VP và các kênh ảo VC  khác nhau thành một luồng tế bào . Tại phần thu , chức năng tách  tế bào  thực hiện  phân chia  c ác tế bào về các đường  ảo và kênh ảo thích hợp

• Tạo và tách mào đầu  tế bào :

Chức  năng  này được thực tại những điểm  có kết  cuối  của  lớp ATM . Tại phần phát, chức năng tạo mào đầu tế  bào sau khi nhận trường thông tin tế bào từ  lớp  AAL sẽ tạo ra  mào đầu tế bào tương thích , trừ giá trị điều khiển  lổi mào đầu ( HEC ) được tính toán và chèn vào ở lớp vật lý . Mào  đầu kết hợp  với trường thông tin thành tế bào  ATM . Tại phần thu , chức năng tách  mào tế bào  thực hiện tách mào  đầu  tế bào ra  khỏi tế bào ATM và  gởi trường thông  tin cho lờp  AAL

• Điều khiển  luồng  chung  ( GFC )

Chức năng này chỉ có tại giao diện khách hàng - mạng  UNI , phục vụ điều khiển luồng tín hiệu  từ khách hàng vào mạng . Chức năng này  giúp  khách  hàng  có thể gia vào việc điều khiển lưu lượng phụ thuộc vào các loại chất lượng dịch vụ (QOS)  khác nhau theo hướng khách hàng về phía mạng nhưng không tham gia được theo hướng  mạng  về phía  khách  hàng .

Thông tin GFC không được truyền tải qua các thành phần mạng , đồi với mạng riêng của khách hàng, GFC có thể được dùng nhằm phân chia dung lượng giữa các thiết bị đầu cuối và đã được  áp dụng trong  các mạng  LAN  sử dụng công  nghệ ATM

1.1Cấu trúc tế bào :

            Tế  bào  ATM có kích thước nhỏ , chiều dài cố định và nó có  53 octet trong đó có 48 octet  trường thông tin và 5 octet mào đầu. Kích thước nhỏ có  tác dụng giảm thời gian trể  tại các bộ đệm và chiều dài cố  định làm tăng hiệu quả chuyển mạch  . Điểu này  có tác dụng rất lớn vì  ATM là mạng  có tốc độ rất cao. Mào đầu dùng để định  tuyến tế bào  và  được cập nhật với  các giá trị nhận dạng mới tại các nút chuyển mạch. Trường thông tin  được truyền thông suốt  qua mạng không  hề bị thay đổi  trong quá  trình truyền tải .

            Có hai loại cấu trúc tế bào được định nghĩa  : một  dùng cho UNI và một dùng cho NNI .Giao diện UNI là giao diện nằm giữa thiết bị khách hàng và tổng đài ATM đầu tiên còn giao diện NNI là giao diện nằm giữa các tổng đài ATM trong cùng một  hoặc giữa mạng với mạng, đối với các mạng riêng  giao diện ATM UNI có thể nằm tại các điểm chuẩn  R và S, đồi với cá  mạng công  cộng  giao diện ATM UNI có thể nằm tại các điểm chuẩn T và U. Vì  thế mà cấu trúc mào đầu tế bào ATM cũng có hai loại, đó là  loại tại giao diện UNI và loại tại giao diện NNI, hai cấu trúc này được thể hiện ở hình vẽ  sau :

GFC ( General flow control ) : trưòng bít điều khiển luồng chung

VPI ( vitual path Identifier ) : trường bít nhận dạng đường ảo

VCI ( Vitual  channel Identifier) : trường bit nhận dạng kênh ảo

PT ( payload type ) : trường bit  xác định kiểu thông tin

CLP ( Cell Loss Priority ) : bit xác định  quyền ưu tiên tế bào

HEC ( Header Error control ) :  các bít điều khiển lổi  cho trường bít tiêu đề

            Chức năng của các trưòng bit tiêu đề :

• Trường  GFC : gồm có 4 bit , 2 bit dùng  cho  điều khiển và  2 bit dùng làm tham số .trường này chỉ có tại giao diện UNI , nó cho phép  điều khiển  luồng  đối với các cuộc nối  ATM , mục đích là giảm tình trạng quá tải  trong khoảng thời gian ngắn có thể  xảy ra trong  mạng . Trường này dùng cho tất cả các phương thức đấu nối  ( từ điểm tới điểm và  từ điểm tới đa điểm ) .Ngoài ra trường này  còn để báo hiệu , việc sử dụng  GFC tại giao  diện UNI là nhược điểm của  ATM  nó làm cho thủ tục của ATM không còn đồng nhất .
• Trường  định  tuyến  (VCI/ VPI) : Đối với UNI, gồm có 24 bit (8 bit VPI và 16 bit VCI ) và đối  với giao diện NNI , gồm có 28 bit ( 12 bit  VPI và 16 bit VCI). Đặc tính cơ bản của  ATM  là chuyển mạch xảy ra trên cơ sở  giá trị  trường định tuyến  của các tế bào. Nếu  chuyển mạch chỉ dựa trên gía trị  VPI  thì được  gọi  kết nối đường ảo, nếu chuyển mạch  dựa trên cã hai giá trị VPI/VCI  thì được gọi là  kết  nối  kênh ảo .
• Trường tải thông tin ( PT ): gồm có 3 bit  dùng để chỉ thị thông tin được truyền tải là thông tin khách  hàng hay thông tin mạng

   +  Nếu bit thứ nhất  = 0 : là bit báo hiệu đây là tế bào mang thông tin của người sử   dụng

= 1 : là bit báo hiệu đây là tế bào mang thông tin về quản lý  mạng

+ Nếu  bit thứ hai  = 0 : là bit báo hiệu đây là tế bào mang thông tin không tắc nghẻn mạng

                                 = 1 : là bit báo  hiệu đây là tế bào mang thông tin về tắc nghẻn mạng

+ Nếu bit thứ ba   = 0 : là bit  chỉ thị ở đầu và giữa khối dữ liệu  của người sử dụng  hay còn gọi là bit báo hiệu  lớp AAL

                                     =1: là bit chỉ  thị ở cuối khối dữ  liệu  của người sử dụng

•  Trường  điều khiển  lổi tiêu đề  ( HEC ) : có 8 bit , trường này  được xử  lý  ở    lớp  vật lý  và có thể được dùng  sửa các lổi bị một lổi bit   hoặc  là để phát  hiện  các lổi  bị nhiều lổi bit
• trường  ưu tiên tổn thất  tế bào CLP : gồm 1 bit, giá trị bit này cóthể được xác lập bởi khách hàng hoặc nhà cung cấp dịch vụ, dùng cho mục đích. Các tế bào trong    đó CLP =0 là có mức ưu tiên cao và CLP =1 là có mức ưu tiên thấp hơn.các tế bào c ó   CLP =1 sẽ bị loại bỏ khi  xảy ra tắt nghẻn trong  mạng.

            Khi xét ATM thì chủ yếu xét cấu trúc tiêu đề Header (5 octet) còn trường thông tin không quan tâm . Tóm lại CCIT đã đưa ra một cấu trúc tế bào ATM như sau  : là mỗi tế bào ATM gồm có 53 octet ,5  octet  cho trường bit tiêu  đề và 48 octet dùng cho trường bit thông tin được biểu diển như ở hình dưới dây:
                                                                                                                                              

1.2 Phân loại tế bào

Trong  mạng  ATM dùng 5 loại  tế  bào  ATM  đư ợc thể hịên ở hình vẽ sau :

2.Lớp tương  thích   AAL

2.1 Nguyên lý chung :

Lớp tương thích  AAL có nhiệm vụ  tạo ra sự tương  thích giữa các dịch vụ được cung  cấp  bởi  lớp ATM  với các lớp cao hơn thông qua lớp tương thích  AAL,thì các đơn vị số liệu  giao thức  PDU ( Protocol data Unit ) ở các lớp cao hơn sẽ được chia  nhỏ  ra và đưa vào trường dữ liệu của tế bào  ATM .

            Lớp AAL chỉ có ở mặt phẳng  điều khiển chứ không có ở mặt phẳng  người sử  dụng vì  nút  mạng  không thực hiện chức năng AAL  đối với thông tin người sử  dụng. Chức năng này  chỉ thực hiện tại thiết  bị đầu  cuối.

            AAL hổ trợ cho nhiều loại ứng dụng  lkhác cho phép ánh xạ  bất kỳ một cấu trúc  dữ liệu của trình ứng dụng thành khuôn dạng của tế bào ATM .

            AAL được chia thành hai lớp con CS(convergence sublayer) và SAR(segmentation and  reassembly ). Lớp con CS lại được chia thành  SSCS ( service specific CS- phần phụ thuộc dịch vụ ) và CPCS ( common part CS –phần chung ).

 Để đơn giản hoá các  loại  thủ tục  ITU-T  đã  sắp xếp các kiểu dịch vụ thành  4 lớp A,B,C,D.Việc chia đó chủ yếu dựa vào  ba  thuộc tính dịch  vụ :

• Quan hệ đồng bộ giữa đầu phát và đầu thu.
• Tốc độ bit
• Loại dịch vụ

Có 5 loại AAL  khác nhau được  đánh số từ 1 đến 5  tuy nhiên xét về mặt chức năng  thì  AAL-3 và AAL –4 giống nhau nên được ghép  chung  thành AAL ¾  .Như vậy  chức  năng tổng  quát của  AAL là:

• Phân đoạn và tái toạ dữ liệu
• Xử lý trì hoản
• Xử lý mất hoặc chèn sai tế bào
• Khôi phục tần số phát
• Khôi phục các cấu trúc dữ liệu
• Kểim tra và xử lý lổi trên thông tin điều  khiển AAL
• Kiểm  tra và xử lý lổi  dữ liệu

2.2 phân loại  AAL:

2.2.1.AAL-1

-AAL-1 sử dụng các loại dịch vụ loại A, có  tốc độ   bit cố định , AAL-1 cung cấp các loại dịch vụ sau đây cho khách hàng  sử dụng  AAL là lớp bậc cao ( dịch vụ loại A là nó phục vụ dịch vụ yêu cầu về  thời gian thực ,tốc truyền  không thay đổi,kiểu truyền hướng liên kết,các  dịch vụ loại này thường là tiếng nói và tín hiệu Video có tốc độ không đổi ):

• Truyền tải và phân phát các khối SDU  với tốc độ bit  cố định
•  Truyền tải các thông tin về nhịp  giữa phần  phát và phần thu
•  Truyền tải cấu trúc  thông tin  giữa  phần phát và phần  thu
•  Khi cần thiết  chỉ thị các thông tin bị  mất  hoặc lổi   mà AAL-1  không có khả năng  sữa .

Ngoài ra AAL-1  có thể thực hiện  một  số chức năng  liên quan tới các  dịch vụ được lớp ATM cung cấp như:

• Phân tách  và tái tạo  các thông tin khách hàng
• Xử lý độ trể tế bào
• Xử lý tổ hợp  thông tin tải tế bào
• Xử lý các tế bào  mất và nhầm  địa chỉ
• Taí tạo  nhịp  phát tại   phần thu
•  Tái  tạo cấu trúc thông tin số liệu  phát tại phần thu
•  Kiểm tra và  xử lý thông tin  điều khiển   giao thức  AAL (PCI)  dùng  cho các lổi  bit
• Kiểm tra  và có thể xử lý các lổi bit của  trường thông  tin

• Cấu trúc lớp con SAR-PDU như sau :

SAR có nhiệm vụ  gắn một octet  header  vào  47  octet nhận được từ  CS và tách  octet header  từ 48 octet chuyển lên từ  lớp ATM

Trường số  thứ tự  SN  dùng  để đánh số thứ tự  cá khối  SAR-PDU , gồm 4 bit . Bit hứ nhất  chỉ thị lớp  phụ  hội tụ  CSI ,có giá trị ngầm định là 0 . Bit  CSI còn được sử  dụng  liên quan tới khái  niệm tái tạo  xung nhịp, 3 bit tiếp theo là cá bit chỉ thị thứ tự tế bào  dùng để phát hiện tế bào  mất  hoặc chỉ thị chèn nhầm

 Trường bảo vệ số thứ  tự  SNP  dùng để bảo vệ trường SN. Trường này củng được chia thành  nhóm 3 bit và 1 bit. Nhóm 3 bit hình thành  một hợp  CRC, có tác dụng sữa một bit lổi và phát hiện hai bit lổi. Bit cuối cùng dùng để kiểm tra thuộc tính chẳn. Trong trường hợp không có bit lổi hoặc có một bit lổi và đã được  sữa, trường SN được gởi cho mức CS và  sẽ được tiếp tục xử lý phụ thuộc vào loại ứng dụng.Hiện có 4 loại ứng dụng được định nghĩa là:

• Truyền tải mạch dùng cho hai loại  mạch đồng bộ và không đồng  bộ
• Truyền tải tín hiệu Video  dùng cho  các loại dịch  tương hổ  và phân phối
• Truyềntải tín hiệu thoại
•  Truyền tải tín hiệu âm thanh chất lượng cao

2.2.2.AAL-2

            AAL-2  sử dụng  cho các loại dịch vụ loại B, có tốc độ bit thay đổi ví dụ các dịch  vụ nén âm thanh và hình ảnh  .Hiện nay các tiêu chuẩn  về AAL-2  vẫn chưa được  ITU  hoàn thiện. Cấu trúc  số  liệu của SAR  của  AAL2  có thể gồm SN,IT,LI,và CRC . Tuy nhiên  kích thước của các trường này  vẫn chưa xác định một cách chắc chắn. Chức năng của  SN và CRC củng giống như  ở AAL-1 ,  LI chỉ thị phần tế  bào được lấp đầy, IT dùng để phân biệt  loại hình  dịch vụ . Các  dịch vụ  AAL-2 có thể cung  cấp  cho lớp  bậc cao là :

• Truyền tải  các SDU với tốc  độ  biến đổi
• Truyền tải thông tin  nhịp  giữa nguồn và đích
• Chỉ thị thông tin bị mất và lổi mà AAL-2  không có khả năng  phục hồi .

2.2.3.AAL-3/4

     AAL-3 được thiết kế cho các  dịch vụ loại C ( loại C là loại không  yêu cầu  thời gian thực, tốc độ truyền  thay đổi phương  pháp truyền  hướng liên kết.Nó phục vụ cho các loại  dịch vụ truyền số liệu  hướng liên kết và báo hiệu .

 AAL –4  được dùng cho các dịch vụ loại D  ( loại D là loại  không yêu cầu về thời gian thực, tốc độ thay đổi, kiểu truyền  không liên kết . Được sử dụng  cho các  loại dịch vụ truyền  số  liệu không  liên kết .

Trong quá trình  tiêu chuẩn hoá , do có  nhiều điểm trùng hợp , hai giao thức này  đựơc gộp lại thành một  và có tên là  AAL –3/4

Hai  phương thức  dịch vụ được sử dụng  trong giao thức AAL –3/4   message và streaming

Phương thức  message : Theo phương thức  messge khối số kiệu dịch vụ  ( SDU) AAL, chuyển tải giao diện ( IDU-interface data unit )  AAL  dịch vụ này có thể truyền tải  các khối số liệu dịch vụ với kích thước cố  định  và thay đổi

Phương thức  streaming:  Trong phương thức  này  khối số liệu dịch vụ  (SDU ) AAL  chuyển tải qua giao diện   AAL  coó kích thước bằng 1  hoặc  bội số  khối số liệu giao diện ( IDU ) AAL

Việc chuyể tải  các AAL-IDU  này qua  giao diện AAL có thể xảy ra tại nhiều  thời điểm  khác nhau  do vậy  dịch vụ này truyền tải  các khối số liệu dịch vụ với kích thước thay đổi . Trong dịch vụ  theo phương  thức Streaming có loại dịch vụ loại bỏ, dịch vụ này có khả năng loại bỏ một  phần số liệu dịch vụ được vận chuyển qua giao diện AAL.

      Lớp phụ  SAR :

Dạng  SAR-PDU của AAL3/4  như  hỉnh sau :

 Lớp  phụ SAR tiếp nhận  các khối  số  liệ u giao thức CS-PDU  từ lớp  CS  và tạo ra  khối số liệu  giao thức  SAR _PDU có kích thước 44  octet . Mổi  octet chứa một phần số liệu  của CS-PDU

Trường ST chỉ thị  nội  dung chứa  của SAR-PDU  là phần khởi  đầu, nội dung  hay kết  thúc của bảng tin hoặc đây là  mẫu tin  chỉ có một seg ment. Các ST  được dùng để tái tổ hợp  các tế bào tại đầu thu

Trong SN dùng để xác định số thứ tự  của  segment  và được  đánh số  từ đến 15 có tác dụng sắp xếp  các segment   theo thứ  tự và giảm tối thiểu  ảnh hưởng của lổi  trong quá trình tái tạo  số liệu .

Trường MID  là trường nhận dạng ghép nối  dùng  để nhận dạng kết nối đơn lớp ATM  giữa các dữ liệu  của lớp  DML

Trường  LI  chỉ thị số lượng octet thông tin . Điều này là cần thiết  vì nhiều trường hợp  số liệu nhập từ  CS-PDU  không phải là bội số  44 ( độ dài  trường tải tin SAR-PDU ).

.........................................................................

......................................................

điểm thực hiện định tuyến, có thể thực hiện nó một lần trong toàn bộ thời gian kết nối hoặc có thể thực hiện riêng trên từng tế bào. trường đầu các MIN được gọi kết  nối  định tuyến bên trong hoặc  sử dụng  các đường định tuyến thiết lập trước  trường hợp hai các MIN hoạt động không có kết nối ảo theo cùng một tuyến qua MIN . Trường hợp sau không cùng tuyến.

Vị trí thông tin định tuyến: các thông tin định tuyến có thể chuyển vận bởi tự mỗi tế bào gọi là thẻ định tuyến, hoặc có thể lưu trong một bảng bên trong các khối chuyển mạch cơ sở trong MIN. Nếu sử dụng bản định tuyến, thì bản này phải được truy cập bằng một ngõ vào.

Ngõ vào chỉ  có ý nghĩa trong mỗi khối  chuyển mạch  cơ sở hoặc  có ý nghĩa trong toàn bộ  MIN.

• thời gian định  tuyến :

Ở loại I và loại II đường di trong MIN của một kết cấu logic ATM được xác định một lần trong suốt thời gian kết nối có nghĩa là tất cả các tế bào của một kết nối ATM sẽluôn đi theo cùng một đường qua MIN. Như vậy sẽ luôn đảm bảo được trình tự của chuổi các tế bào, với một tài nguyên cần thiết nằm bên trong có thể cố định trong mỗi kết nối, nên các nối mới có thể bị từ chối. Vì vậy 1 kết nối mới chỉ có thể chấp nhận nếu trong MIN có ít nhất một đường đảm bảo còn đủ tài nguyên cung cấp. có nghĩa là các đường truyền bên trong  chỉ cóthể tải  một giá trị cho các bộ đệm bên trong của các phần  tử chuyển mạch  cơ sở .

Đường đi có thể xác định bằng các cách khác nhau như:  một số phần có thể lựa chọn một cách ngẫu nhiên để đảm bảo lưu thoại của các kết nối khác luôn phân bố đồng trong các MIN. Các phần khác sẽ được chọn lựa để  đưa các tế bào tới đúng đích . Kết cấu mạng chuyển mạch sẽ bao gồm mạng ngẫu nhiên / phân phối và một mạng định tuyến. sự phân  bố lưu thoại của các kết nối khác trên MIN bảo đảm xác suất chặn trong kết  nối  giảm vì chặn trong  là do thiếu tài nguyên bên trong . đường đi có thể  được quyết định  ở máy tính trung tâm hoặc nó có thể thực hiện từng bước  bằng cách kiểm tra  các tài nguyên của khối chuyển mạch cơ sở trong MIN .

Một đường đi  được xác định : sau đó có thể sẽ vận chuyển các thông tin định tuyến riêng trên mỗi tế bào bằng thẻ định tuyến của khối chuyển mạch cơ sở (loại II). Trong trường hợp thẻ định tuyến các thẻ sẽ chứa một địa chỉ (thông tin dịnh tuyến). khi sử dụng bản định tuyến lối vào tới bảng định tuyến chỉ có giá trị cục bộ ở mỗi khối chuyển mạch cơ sở, nếu cung cấp việc  định tuyến nhãn định tuyến bên  trong . việc dịch các  nhãn này đảm bảo rằng mỗi nhãn  sẽ xác định  một kết nối ảo có giá trị duy nhất  trên  đường  truyền giữa 2 phần tử chuyển mạch liền kề nhau .

Ở loại II và loại IV quyết định định tuyến được cho từng tế qua từng bước có nghĩa là các tế bào khác của cùng một kết nối ATM có thể qua MIN bằng các đường khác. tuỳ theo cách thực hiện của MIN các tế bào  đi có thể mất trình tự và vì thế có thể yêu  cầu việc sắp xếp lại  hoặc phải đi tới theo trình tự . Ở loại hai trên mỗi tế bào mang đủ các thông trên thẻ định tuyến để tìm đường đi qua MIN. Các thông tin định tuyến chứa trong thẻ có thể được dịch qua kết cấu chuyển mạch. Loại 4 thông tin định tuyến chứa trong các bảng định tuyến trong các khối chuyển mạch cơ bản . Tuy nhiên vì quyết định định tuyến có thể khác cho mỗi tế bào vì thế các tế bào của một kết nối  có thể tới các vị trí khác của các MIN, các thông tin này cần xuất hiện trong bảng định tuyến của tất cả các khối chuyển mạch cơ bản, có nghĩa là ngõ vào tới bảng định tuyến  cần có một giá trị toàn cục trên toàn bộ  MIN.

Một sự khác nhau quang trọng trong định tuyến dựa vào kết nối và dựa vào tế bào là trong loại I và loại III, các tài nguyên trong MIN chỉ có thể chia sẽ giữa các kết nối khác trên riêng mỗi đường truyền, còn loại II và loại IV tài nguyên được chia sẽ cho các tế bào của các kết nối khác nhau trên tất cã các đường truyền, chính xác hơn trong loại I và loại III các tài nguyên được chia sẽ trên riêng mỗi đường truyền, loại II và loại IV tài nguyên  được chia sẽ trên tất cả các đường truyền.

Vì vậy nếu một kết nối xuất hiện trong đường truyền I, chỉ ghép nối kênh thống kê trong loại I và loại III. trong  loại II và loại IV tât cả các tế bào của tất cả các kết nối trên tất cả N đường  truyền bên trong giữa các tầng chia sẽ tài nguyên bên trong . vì thế có thể đạt được độ lợi lớn  trong ghép kênh thống kê. sự  chia  sẽ tài nguyên trong loại 2 và loại IV sẽ tốt  hơn ở loại I và loại III . hơn nữa đặc tính của lưu thoại  của loại II vàloại IV độc lập với đặc tính lưu thoại bên ngoài . trái lại ở loại I  và loại III  đặc  tính lưu thoại bên trong và bên  ngoài giống nhau .

Loại I vàloại III đường đi xác định cho toàn bộ một cuộc nối, vì thế các tế bào sẽ không bị mất trình tự (đó là yêu cầu trước tiên của ATM). Ơ loại II và loại IV cần phải cẩn thận đảm bảo cho các tế bào không bị mất tuần tự. khi chúng bị mất tuần tự cần phải có chức năng  sắp xếp lại .

• vị trí thông tin định tuyến:

Loại I và loại II thông tin định tuyến được lưu tong một thẻ định tuyến được thêm vào mỗi tế bào. Các thẻ định tuyến này cần bao gồm thông tin định tuyến cho mỗi tầng trong MIN.

 Trong loại I sẽ có các thông tin định tuyến đầy đủ cho các tầng (n bao gồm cả tầng ngẫu nhiên hoá) trên thẻ định tuyến, vì thế tầng ngẫu nhiên hoá chỉ thực hiện việc ngẫu nhiên hoá khi thực hiện kết nối nghĩa là đường kết nối được xác định hoàn toàn trong thẻ định tuyến.

Loại II: chỉ các thông tin định tuyến của các tầng dịnh tuyến. tầng ngẫu nhiên hoá chọn ngõ ra rổi cho mỗi tế bào vì không có các bit thẻ định tuyến được dịch ở đây.

Loại III và loại IV bảng định tuyến cho mỗi khối tế bào cơ sở sẽ cung cấp các thông tin định tuyến cần thiết. Loại III có thể phân biệt 2 loại bảng định tuyến có hoặc không thực hịên việc dịch nhãn định tuyến. Trong trường hợp không dịch thì ngõ  vào sử dụng  truy  cập bảng định tuyến  chỉ có giá trị cục bộ .

Loại IV các tế bào của cùng một kết nối có thể đi theo các đường khác, vì thế thông tin định tuyến trong bảng định tuyến cảu các khối chuyển mạch cơ sở khác cần chứa cùng hoặc ít nhất là các thông tin quan hệ, để đảm bào cho tất cả các tế bào của cùng một kết nối tới  đích  đúng .

 Khi thực hiện loại I và loại II  một thẻ định tuyến có thể được thêm vào  mỗi tế bào có nghĩa là thêm từ mào đầu cho mỗi tế bào  và kết quả là tăng tốc độ hoạt động bên trong so với bên ngoài  khi ở cùng một tải.Tại cạnh cảu mỗi kết cấu chuyển mạch cần có thêm bộ nhớ để thêm các thẻ định tuyến cho mỗi tế bào.  Loại III và loại IV không có yêu cầu tăng tốc độ nhưng lại yêu cầu bộ nhớ trong tất cả các khối chuyển mạch cơ sở , để chứa các thông tin định tuyến .

Khi sử dụng các bảng định tuyến (loại III và loại IV) các chức năng nhân bản được thực hiện dễ dàng hơn, trong mỗi bảng định tuyến dễ dàng chỉ ra ngõ ra được nhận các bản sao thông tin. Vì trong MIN với các bản định tuyến sẽ dễ dàng xây dựng  các cây địa chỉ cho việc nhân bản với các thẻ định tuyến ( loại I và loại II) cây địa chỉ nhiều nơi nhận sẽ khó xây dựng sẽ cần phải có một thẻ định tuyến trên một bản sao, nên mào đầu sẽ rất lớn, hoặc phải  có một số mã đặc biệt cho thẻ dịnh tuyến .

Hầu hết các kết cấu chuyển mạch đều lựa chọn một trong các giải pháp (loại, loại II, loại III, loại IV) cho tất cả các loại kết nối (đơn giản, nhân bản, truyền thông) . Tuy nhiên một số kết cấu chuyển mạch kết hợp giữa 2 loại, một cho đơn giản, một cho nhân bản / truyền thông và sự kết hợp sẽ mang lại lợi điểm cho cả hai loại kỹ thuật.

Sau đây là hai loại MIN điển hình:  kết cấu chuyển mạch Roxanne và Athena.

2.1 Kết cấu chuyển mạch Roxanne:

Là kết cấu sử dụng định tuyến loại II cho các kết nối điểm –điểm, loại IV cho kết cấu điểm – đa điểm (nhân bản / truyền thông) kết cấu chuyển mạch Roxanne là một MIN có kết cấu chặn trong nghĩa là có sự mất tế bào trong kết cấu. Các tế bào trong kết cấu được định tuyến bằng bảng định tuyến, được thêm vào mỗi tế bào ở ngõ vào của kết cấu chuyển mạch nhưng không có kết cấu bên trong thiết lập giữa 2 đầu cuối của kết cấu chuyển mạch. Nghĩa là định tuyến trong chuyển mạch là loại II như đã mô tả trong bảng 3.2 Nhưng chỉ sử dụng cho các kết nối điểm-đa điểm. Các MIN loại II thực hiện việc định tuyến riêng trên mỗi tế bào, thông tin dịnh tuyến sẽ không có ở kết cấu chuyển mạch mà chỉ có tại các tế bào. không có định tuyến trên mỗi kết nối, vì thế sẽ không thiết lập  kết nối bên trong và không có các tài nguyên bên trong ( như hàng đợi, đường tầng ,...) làm kết nối được thực hiện rất nhanh  với một sự phân chia  tối ưu tất cả các  tài nguyên bên  trong.

Để đảm bảo các lưu thoại đi vào chuyển mạch phân bố đều trên tất cả các đường truyền và hàng đợi thì các tế bào trên tầng đầu sẽ trải một cách ngẫu nhiên trên tất cả các đường truyền.  Do đó thẻ định tuyến sẽ không chứa tất cả các đường đi của tế bàovà dĩ nhiên vị trí trong mạng có thể chọn một tuyến ngẫu nhiên , các vị  trí khác tuyến trực tiếp sẽ được xác định bởi các phần của thẻ định tuyến .
        

Việc giảm sự chặn tới giá trị có thể chấp nhận cho ATM có thể thực hiện bằng một số phương pháp như:

- Thực hiện hàng đợi bên trong khối chuyển mạch cơ sở chọn bộ đệm trung tâm.

- Cung cấp mạng kép để đảm bảo sự hoạt động tin cậy của kết cấu chuyển mạch và đảm bảo chuyển mạch đa đường trong mạng. Điều này cũng cho phép mạng phát triển dần dần với sự gia tăng của tải bên ngoài cho cùng một số cáckết nối .

- Cung cấp nhiều đường trong mạng để phân bố lưu thoại, khi có sự phân bố   phải đảm bảo độ ghép kênh thống kê cực đại, độc lập với các loại nguồn bên ngoài.  Do đó kết cấu Roxanne thường được gọi là chuyển mạch tự định tuyến đa đường " khác với chuyển mạch tự định tuyến truyền thống không có khả năng đa đường.

Vì khối chuyển mạch cơ sở của Roxanne cóhàng đợi trong, nên cấu trúc nhiều đường co thể là nguyên nhân mất trình tự các tế bào của cùng một kết nối. do đó cần có chức năng sắp xếp lại các tế bào tại ngõ ra của kết cấu chuyển mạch.

Mặt khác giải pháp đa đường này đảm bảo rằng các tế bào của cùng một kết nối phân bố một cách ngẫu nhiên trên kết cấu chuyển mạch. Giải pháp đa đường  cũng đảm bào rằng độ lỗi bên trong của kết cấu chuyển mạch sẽ là tối thiểu  trên mỗi kết nối. bằng cách cung cấp cơ chế tự côlập thích hợp có thể xây dựng khả năng chống  lỗi cao  cho kết cấu chuyển mạch .

Kết quả cấu hình cực đại của kết cấu chuyển mạch là mạng da mặt bằng 3 tầng như trình bày ở hình 3.28. Kết cấu này dễ dàng mở rộng số đường truyền (bằng cách thêm các tầng mới) cũng như tăng độ lưu thoát (bằng cách thêm nhiều mặt bằng) như trình bày ở bảng3.3 . kết cấu chuyển mạch 16.000 đường với tốc độ các  đường 150 Mbps cần 3 tầng và bằng  yêu cầu sẽ tuỳ thuộc vào tải đường truyền trung  bình bên ngoài .

Kết cấu chuyển mạch bao gồm các khối chuyển mạch chuẩn tốc độ 150 Mbps – 128*128 ngõ vào ra. 4 đường truyền vật lý 150Mbps sẽ được ghép kênh thành đường truyền  600Mbps . Như vậy sẽ có 32 ngõ vào ra vật lý trên mỗi khối chuyển mạch (hình 3.29). các khối chuyển mạch giống nhau  trên tất cả các tầng.

Hơn nữa khối đầu cuối TS được định nghỉa như là sự ghép kênh của 8 đường  truyền  ngõ vào 150 Mbps  và sau đó phân bố lưu  thoại  trên 4 nhóm của 4 đường  truyền . sự ghép kênh phân phối này  được thực hiện bằng phần tử  chuyển mạch cơ sở  Roxanne ( ISE) mô  tả 3.16

Với 16 khối TS kết hợp với 4 khối AS sẽ tạo nên một đơn vị đầu cuối thuê bao TSU có khả năng tập trung lưu thoại của 128 địa chỉ. Ở cấu hình lớn nhất , kết cấu chuyển mạch cóthể bào gồm  128 TSU đó .

Kết cấu chuyển mạch có đặc tính gập (folded) nghĩa là phần kết cấu  sẽ truyền thông tin theo hướng, một số phần còn lại sẽ truyền thông tin theo một hướng khác. Mỗi đường truyền đường bên ngoài (ví dụ đường Athena hình 3.28) sẽ theo kết nối của nó  tới tầng đầu tiên của 4 AS, thực hiện sự mở rộng 2, kết quả của sự mở rộng này là tải trung bình trong là 0.4 , nếu tải trung bình ngoài là 0.8 .

Khối AS được chú giải có giá trị 64*64 . ta hiểu khối cơ sở là một chuyển mạch 128*128, nhưng  một nữa thực hiện logic là 64*64 theo hướng tới của tầng  phản xạ  một khác  sẽ thực hiện như  một chuyển mạch 64*64 theo hướng khác . như vậy ASi và  ASo  sẽ cùng tạo  khối AS.

Từ ASi tới các mặt bằng p lưu thoại phân bố lại phụ thuộc vào số lượng các mặt bằng được trang bị. Trong mỗi mặt bằng sự phân bố lại xảy ra giữa PS1 và PS2 và cuối cùng sự phân bố chuyển từ PS10 tới 4 AS nếu có thể .như vậy sẽ thực hiện được sự sử dụng  cao nhất theo nguyên tắc tế bào.

Vì định tuyến trực tiếp chỉ thực hiện ở PS2 , AS0 và  PS10  nên tài nguyên có thể xảy ra  ở đây . Kích thước bộ đệm cho phần tử chuyển mạch cơ sở Roxanne vì thế cần xác định theo ba trường hợp nói trên. Trong các trường hợp khác có thể thực hiện việc chọn lựa ngẫu nhiên một ngõ với sự tài nguyên sẽ là tối thiểu.

Bằng việc xây dựng cấu hình chuyển mạch như trình bày ở hình trên (hình3.28  tải đường  truyền bên trong sẽ bằng một nữa tải trung bình của các  đường truyền  bên ngoìa . tuy nhiên trong trường hợp một AS hư , các  AS còn lịa phải có khả năng  gánh thêm lưu thoại của AS hư nếu không muốn có sự gia tăng  tỷ lệ mất tế bào .như vậy tải bên trong  sẽ là 0.4 *4/3 = 0.53 .  giá trị 0.53 này  sử dụng cho việc xác định kích thước bộ đệm trong .

Khối chuyển mạch chuẩn 128 *128 tốc độ bằngn 150 Mbps bao gồm hai tầng con được nối ghép với nhau theo nguyên tắc trung kế. Mỗi tầng con sẽ bao gồm 4khối kiến trúc chuyển mạch cơ sở giống nhau, được gọi là ISE như hình3.29 tỷ lệ mất tế bào trong khối chuyển mạch chuẩn 128 *128 nhỏ hơn. Mỗi tầng con của ISE sẽ có các chế độ định tuyến cụ thể (ngẫu nhiên, định tuyến hoặc kết hợp cả hai) .

Nhằm mục đích giám sát sự hoạt động đúng của các chuyển mạch chuẩn và sự nối ghép thường xuyên giữa chúng. Mỗi ISE có thêm các ngõ vào ra nối tới bộ thử định tuyến –board bằng cách kiểm tra sự liên tục hoạt động của các khối chuyển mạch chuẩn. sự giám sát thường xuyên này cho phép loại bỏ tức thời các phần tử hoạt động không bình thường của phần tử chuyển  mạch hoặc báo cáo co biết  các phần thực hiện chức năng  đúng để truyền tế bào và tránh các phần tử nhỏ  bên trong hoạt động không đúng .

 Vì tất cả các lưu thoại được phân bố ngẫu nhiên trên tất cả các  mặt bằng nên khi có khối chuyển mạch hư trong kết cấu chuyển mạch, tất cả các kết nối của kết cấu chuyển mạch sẽ bị ảnh hưởng.Vì vậy cần  phải thay thế nhanh chóng khối chuyển mạch hư hỏng .

 Sự phát hiện lỗi được thực hiện bằng tập các phép thử nhanh liên tục , sự kiểm tra  hoạt động đúng của các khối chuyển mạch hoạt động đúng các tầg trước nó sẽ được nhận được thông bào bằng " tín hiệu khả  dụng trở lui "  bằng việc  truyền chuổi lên  các tầng trước. Trong trường hợp hư hỏng tín hiệu này sẽ không có upstream truyền lại, chon phép các khối chuyển mạch kết nối upstream của các khối lỗi tránh dịnh tuyến tới các khối lỗi.

Do nguyên tắc đa đường của các tế bào có thể bị mất trình tự tại ngõ ra của kết cấu chuyển mạch. Do đó chức năng sắp xếp lại được thực hiện tại mỗi ngõ ra của kết cấu chuyển mạch được đặt tại khối TS. Sự sắp xếp này dựa trên nguyên tắc trễ cân bằng sẽ bù lại độ  trễ  truyền tại ngõ ra bởi vì các tế bào có độ trễ cực đại luôn  không đổi. Để thực hiện được điều này mỗi tế bào đi vào chuyển mạch  sẽ đánh dấu thời gian tại mỗi ngõ vào và tại ngõ ra cũng được ghi lại  các tế bào  sẽ được  đệm  lại  cho tới khi  tỗng thời gian trễ bằng độ trễ cực đại . bộ  đệm dàng cho  việc sắp xếp lại sẽ sử dụng chung với hàng đợi ngõ ra của kết  cấu chuyển mạch. Kích thước bộ đệm này cho phép tỉ lệ mất tế bào bên trong các phần từ chuyển mạch đạt  được giá trị có thể chấp nhận được. Lợi điểm của nguyên tắc này là một số thống tin (ATM, đồng bộ lưu thoại) di chuyển trong kết cấu hoàn toàn không cần bắt buộc về độ trượt .

      Nhân bản :

Được thực hiện nhân bản Roxanne đã chọn chế định tuyến loại IV. trong mỗi ISE  sẽ được thực hiện các bản định tuyến trên mỗi tầng của mạng . Bảng định tuyến này bao gồm số bản sao được thực hiện trên mỗi tầng, trên mỗi kết nối ảo. điều này cho phép mạng thực hiện  số bản sao cần thiết .

Do nguyên tắc đa đường nên các bảng định tuyến của tất cả ISE n trên một tầng chứa cùng một thông tin vì các tế bào của cùng một kết nối có thể có tất cả các phần tử chuyển mạch trong tầng đó.  Ở mỗi tầng các bảng định tuyến sẽ chứa số bản sao được thực hiện trong tầng đó. Các bảng định tuyến của tất cả các ISE sẽ được nạp tại thời điểm thiết lập kết nối các tế bào điều khiển sẽ phóng từ bên ngoài ISE tương ứng tới lấp đầy các bảng định tuyến đó.

Vì tất cả các bảng định tuyến tại một tầng  nào  đó  cần phải chứa các thông tin giống nhau ,  số bảng sao giống nhau nên các tế bào điều khiển có thể sử dụng cho tất cả các bảng định tuyến  đó . các bản sao các tế bào  điều khiển đó  sẽ được thực hiện một cách có hiệu quả bằng chức năng nhân bản của kết cấu chuyển mạch . điều này  sẽ làm giảm tối thiểu  số lượng tế bào  điều khiển phải chuyển cho mỗi tế bào nhân bản, thẻ định tuyến sẽ  được thay bằng  một số tham chiếu trong  được thêm  vào tại ngõ vào kết cấu chuyển mạch trên mỗi tế bào  và sẽ được loại bỏ khi tế bào ra  khỏi kết cấu chuyển mạch . số tham chiếu trong  sử dụng  để truy cập các bảng  định tuyến  là duy nhất  trên toàn bộ chuyển mạch , cho một kết nối nhân bản . số kết nối nhân bản đồng thời  trong kết cấu chuyển mạch là có giới hạn .  tuy nhiên sự giới hạn này tuỳ thuộc  vào công nghệ ,  nghĩa là  số ngõ vào  bảng định tuyến .

2.2 Kết cấu chuyển mạch Athena:

Kết cấu chuyển mạch Athena là một MIN, theo sự phân loại trong bảng 3.2là kết cấu chuyển mạch loại III. Nghĩa là tìm đường được thực hiện một làn trong toàn bộ thời gian kết nối và thông tin tìm đường được tương ứng sẽ được ghi trong các bảng định tuyến ở các phần tử chuyển mạch của kết cấu chuyển mạch.

Các đặc tính này có hai điều lưu ý :

- Khi tìm được kột đường trong kết cấu chuyển mạch, xác suầt chặn kết nối sẽ khác không .

 - Vì có sẳn một bảng định tuyến trong kết cấu chuyển mạch, nên chức năng nhân bản thực hiện một cách dễ dàng.

Kết cấu chuyển mạch này gồm các khối chuyển mạch cơ bản :

Một cấu hình mẫu của kết cấu chuyển mạch Athena được trình bày trên hình3.30 nó bao gồm một chuyển mạch ASN-ATM và một vaì bộ tập trung thuê bao ASC. trong cấu hình 3.30 các ASN bao gồm 3 tầng gấp hai khối kiến trúc chính  được  sử dụng xây dựng cả ASN và ASC là các phần tử chuyển mạch của  SE và đơn vị  địa chỉ tế bào  STU :  SE là phần tử chuyển mạch  Athena 16*16 (ngõ vào ra ) như đã mô tả .

Ở đây SE không được nối ghép như chuyển mạch 16*16 , nhưng nó khá giống một bộ tập trung có thể thực hiện lưu thoại bên ngoài . ASC này có thể nối 1,2 hoặc 4 đường truyền tới ASN. ASN là một mạng lưỡng chiều, do đó các phần tử chuyển mạch là lưỡng chiều . vì thế một phần tử chuyển mạch 16 ngõ vào và 16 ngõ ra có thể hoạt động như một phần tử chuyển mạch 8*8 ( hoặc 12*4) với  đường truyền hai chiều .

Các tài nguyên trong các SE và trên các đường truyền giữa các SE được cố định trong suốt cuộc kết nối. Khi một cuộc kết nối mới yêu cầu một số tài nguyên của đường truyền đó nó sẽ kiểm tra các tài nguyên sẳn sàng còn đủ hay không. nếu không đủ tài nguyên khả dụng kết  nối là bị chặn  và không được chấp nhận .đẩ giảm  xác suất chặn kết nối này , có thể thực hiện nguyên tắc  đa  đường  giữa các ngõ vào và các ngõ ra của kết nối chuển mạch  của kết cấu chuyển  mạch Athena. khi thiết lập cuộc gọi  một trong số nhiều đường đó sẽ được chọn . cơ chế đa đường  có thể cung cấp bằng mạng đa tầng (ASN) . Khi một đường được chọn các chức năng của ASN có thể chia thành hai phần:

• Mạng ngẫu nhiên
• Mạng định tuyến .

Một số tầng sẽ tạo thành mạng định tuyến, một số tầng sẽ tạo thành mạng ngẫu nhiên. Theo một số hướng từ các ngõ vào của các ASN tới các tầng phản xạ . ASN sử dụng để ngẫu nhiên hoá các kết nối ngõ vào. Theo hướng khác từ các tầng phản  xạ tới ngõ của ASN .ASN được sử  dụng để định tuyến  cho các kết nối tới đích  đúng . Mặt bằng phản xạ giống như  một điểm lặp khi nguồn và đích có khoảng cách cực đại.

Nếu khoảng cách nhỏ hơn điểm lặp có thể nằm trong các khối dịa chỉ (tầng lặp).khi có  một kết  mới được thiết lập giữa ngõ vào A và ngõ ra B của kết cấu chuyển mạch thì thủ tục sau được thực hiện. Từ A tới tầng phản xạ sẽ chọn một số đường, nếu các đường đó còn  đủ tài nguyên khả dụng, nghĩa là điểm chọn tại  tầng phản xạ là ngẫu nhiên và phụ thuộc vào B. Từ tầng phản xạ đến B, chỉ tồn tại một số giới hạn  các đường. khi đó đường trực tiếp sẽ được chọn . trong qúa trính tìm đường có thể xảy ra  trường hợp một số nơi trong ASN không đủ tài nguyên để cung cấp. khi đó một số đường ngẫu nhiên khác sẽ  được chọn và tài nguyên mạng sẽ được kiểm tra lại từ nguồn tới đích. giải thuất tìm được mô tả là một giải thuật được phân bố hoàn toàn . nghĩa là mỗi SE ssẽ đủ thông minh để kiểm tra xem có đủ tài nguyên  khả  dụng trên  các  đường truyền  ngõ ra của nó cuảc nó hay không, sau đó  đường truyền  qua kết cấu chuyển  mạch  sẽ được kiểm  tra lại theo  yêu cầu  về tài nguyên từng bước một , nếu không đủ tài nguyên khả dụng  trên một đường truyền, thì một đường truyền khác sẽ  được tìm kiếm . các tác vụ khác sẽ được thực hiện tùy thuộc vào vị trí  xảy ra chặn thông tin  ( nghĩa là vị trí không đủ tài nguyên mạng)  ở một SE trong mạng ngẫu nhiên một  đường truyền  khác  SE đó sẽ thực hiện lại vì  rằng nó phải  chuyển sang  một  điểm khác  tại tầng  phản xạ. như vậy t rong một mạng ngẫu nhiên thì yêu cầu  giảm xác suất chặn  được thực hiện  bằng giải thuật tìm đường  mới trong kết cấu  chuyển mạch. Xác suất chặn  ảu ASN tuỳ thuộc vào tải  trên các đường truyền  bên  trong  và yêu cầu về tốc độ bit bên ngoài. ở các đường truyền bên trong  có khả năng thực hiên tốc độ là 600 Mbps nếu giả sử rằng tất cả của các kết nối  được yêu cầu tốc độ, thi chỉ có 6 kết nối được thực  hiện trên  đường  truyền, số  kênh ảo có thể  thiết lập  giữa hai điểm  cuối  của kết cấu chuyển mạch là 16 và củng là số đường vật lý giữa hai điểm cuối đó . chỉ khi yêu cầu tốc độ bit chỉ là 2 Mbps số đường ảo hay số đường vật lý  sẽ là 240.  giá trị này lớn hơn nhiều các dịch vụ  30Mbps .

Khi giá trị tải của đường truyền bên trong lớn hơn giá trị trung bình có thể chấp nhận sẽ có nhiều hơn một đường truyền tìm được. với các dịch vụ 2 Mbps sự chặn trong  có thể không cần  quan tâm tới ngay cả khi tốc độ  trung bình gần đạt tới  0.8E .

 Trong trường hợp các kết nối ảo yêu cầu 30Mbps các đường truyền trong có thể đạt tới trung bình khoảng 0.6E mà vẫn  đảm bảo được xác suất chặn trong có thể chấp nhận được nhỏ hơn 10^-4 . Tức lá nếu có 10.000 cuộc gọi thiết lập với tốc độ theo yêu cầu  đều 30Mbps thì một cuộc nối sẽ bị từ  chối do không đẻ tài nguyên bên trong. tuy nhiên trong thực tế trên mạng cần kết nối  sẽ yêu cầu các tốc  độ bit khác ( từ thấp đến cao), như vậy xác suất  chặn  sẽ được xác định bởi tốc  độ bit trung bình của các  kết nối. lợi dụng  đặc tính này có  thể chọn nhiều ngõ ra  trên một ASC, vì thế các ASC  được  nối tới các ASN  bằng nhiều  đường.  điều này càng làm tăng tốc độ  của các  đường chỉ  thị  " 2 đến 2 "  hoặc" 4  đến 4 nghĩa là sẽ có các bộ hai ngõ vào  được nối  tới một số các bộ 2 ngõ ra.  các bảng  định tuyến trong các phần tử  chuyển  mạch cơ sở cho phép thực hiện dẽ dàng các cây nhân bản . mỗi bảng định tuyến  sẽ được truy cập bằng các số tham chiếu chỉ có giá trị  trên các đường  truyền tới  và chứa  các số tham chiếu  mới sử  dụng,  cũng như  cần có bản  sao  để  nhân dạng các đường truyền  ra cảu phầntử chuyển mạch. các số chuẩn này có thể dễ dàng thực hiện  bằng cách  sử dụng  trường VCI / VPI  của các tế  bào ATM . vì  thế không yêu cầu mào đầu cho các thẻ định tuyến,  hoặc tăng tốc độ  tại  các ngõ vào ra của  chuyển mạch .

 Quá trình  dịch số tham chiếu có thể lặp lại cho mỗi tầng  của kết cấu chuyển  mạch,  vi vậy rất dễ dàng xây dựng các cây nhân bảng ( hình 3.31 ) . hình vẽ gồm các phầntủ chuyển mạch  2*2 còn chuyển mạch Athena  xây dựng bằng các phầntử  16 *16, nhưng nguyên tắc cũng tương  đương như vậy. có thể thấy rằng các nhân  bản và các kết nối  điểm – điểm có thể cùng tồn tại  chung  trên một mạng .

Các kết nối ảo (VC) trên một   đường truyền có thể nhận dạng bằng một giá tị nhân bảng đường ảo VCI mà có thể được ghi trong trường VCI/VPI hoặc chiếm giữ một phần của tiêu đề tế bào ATM. các bảng định tuyến và các bảng thành phần của nó được định nghĩa bao gồm (a,b, xx ) . Trong đó:

• a là VC tới
• b là  VC ra
• xx là  già trị  chọn cổng ngõ  ra  với :

• xx = 00 : không có ngõ ra được chọn
• xx = 01 : một  bản sao  tại ngõ ra thấp
• xx = 10 : một bản sao tại ngõ ra cao
• xx = 11 : bản sao sẽ xuất hiện  trên có hai  ngõ  ra .

hình vẽ trình bày hai kết nối nhân bản và một kết nối điểm – điểm cùng tồn tại .

             Ở kết nối điểm – điểm (VC = 3 khi giá trị vào trên đường số 7), VC được dịch một cách đơn giản và chọn ngõ ra theo sự chỉ thị của  các bit xx ,  trong các kết nối nhân bản ( cuộc gọi tới  VC = 1  trên đường o và đường số 5)  các bảng sao được thực hiện trong các tầng nhân bản. kết qủ là có 5 bản sao cho các ngõ ra khác nhau . sự hạn chế  duy nhất trên cây nhân bản phải giống nhau  cho tất cả các bản sao  trên các  đường truyền  ra  khác nhau của phần tử chuyển mạch .  Sự giới hạn này có thể  cải thiện  bằng cách thực hiện  việc dịch các bản .  Nếu có các số tham chiếu kết nối ra khác nhau  yêu cầu cần bảng dịch  lớn  với thời gian  truy cập rất nhanh ( gấp 16 lần thời gian  chọn ). Kết nối nhân bản các VC sẽ giống nhau khi chọn ra  các ngõ ra  khác nhau  cảu một phần  tử chuyển mạch  cơ sở .

3.Các mạngkết nối đa tầng và không mất tế bào bên trong: (các MIN không mất tế bào nên trong)

Các  MIN không mất tế bào bên trong  được thiết kế  sao cho  không  có  sự mất tế bào bên trong kết cấu chuyển mạch . Tuy nhiên các tế bào sẽ bị mất tại ngõ vào ra (hoặc chỉ ở ngõ ra hoặc chỉ ở ngõ vào) của kết cấu vì sự xung đột các tế bào.

 Các MIN không mất tế bào bên trong chia làm hai loại:

• Loại có bộ đệm bên trong (hàng đợi bên trong)
•  Loại không có bộ đệm bên trong.

Các mạng chuyển mạch có bộ đệm bên trong yêu cầu cơ cấu thúc đẩy bộ đệm bên trong cần phải đảm bảo điều kiện là các tế bào không tranh chấp cùng một tài nguyên bên trong kết cấu chuyển mạch.  Điều kiện trên có thể thực hiện nhờ sự sắp đặt biệt các MIN gọi là mạng Batcher-Banyan với điều kiện có 2 giải pháp giải quyết tranh chấp:

            K Chuyển mạch   Starlite được Huang đề xướng năm 1984 cho chuyển mạch điện tử nhưng cũng có thể nâng cấp cho chuyển mạch quang.

K Chuyển mạch Moonshine được Hui đề xướng năm 1987 với một giải thuật ba pha đặc biệt.

3.1 Kết cấu chuyển mạch Starlite:

Kết cấu chuyển mạch này không được thiết kế cho tế bào ATM có chiều dài cố định mà được Tunner đề xướng cho chuyển mạch gói có chiều dài không cố định. Các khối chức năng cơ bản   của nó được mô tả trên hình 3.32 bộ xử lý đầu cuối của gói chuyển mạch gói PP (Packet Processor) thực hiện giao thức mở rộng thêm và thêm các thẻ định tuyến vào các gói ngõ vào vì thế các gói được xác định đường đi qua kết cấu chuyển mạch. Kết cấu chuyển mạch SF (switching Fabric) được thực hiện nối ghép đa đường giữa ngõvào và ngõ ra, cho phép chức năng nhân bản. bộ xử lý  kết nối  CP ( Connection  Processor ) thiết bị  tất  cả các kết nối  điểm – điểm và nhân bản. Như trình bày trên hình vẽ chức năng khác được sắp tầng đảm bảo cho các chức năng của kết cấu có độ tin cậy cao. Điều này được thực hiện bởi nhiều mặt bằng giống nhau, mỗi mặt bằng sẽ bao gồm một bộ CP, SF và PP. trong đó chế độ hoạt  động thông  thường  một tầng hoạt động còn có các tầng khác ở chế độ dự phòng nóng .

            Trong kết cấu chuyển mạch cấu tạo bao gồm bốn khối chức năng chính (hình3.33) mạng sao chép CN (copy network) một mạng phân phối DN (Distribution network) và một mạng định tuyến RN (Ruoting Network) và các bộ dịch nhóm và nhân bản BGT (Broadcast and Group Translators). theo bảng3.2 chế độ định tuyến là loại II nghĩa là thời điểm quyết định tuyến và vị trí  định tuyến  đều theo cơ sở tế  bào. Tất cả các mạng trong kết cấu đều tự định tuyến.

CN thựchiện bản sao các gói ngõ vào yêu cầu. Mạng này có thể sao chép tới 64 bản. chức năng của mạng này không thực hiện trong kết nối  điểm-điểm. Các BGT tương ứng cho chức năng dịch và tạo các thẻ định tuyến, đặc biệt cho các kết nối nhân bản. Vì tất cả các bản sao  thực hiện bởi chức năng có các thẻ  định tuyến  giống nhau . BGT sẽ dịch các thẻ định tuyến để cung cấp địa chỉ đích cho RN. DN có chức năng phân phối lưu thoại ngõ vào một cách ngẫu nhiên trên tất cả các ngõ ra của nó, vì cácngõ ra của nó (ngõvào của RN) lưu thoại cần được phân bố đồng đều trên tất cả các đường truyền nếu có thể, các thẻ định tuyến được các BGT tạo ra sẽ không sử dụng trong DN vì nó thực hịên ngẫu nhiên.cuối cùng các RN sẽ được sử dụng thẻ định tuyến của các gói để đưa các gói tới đích đúng.tất cả các mạng (CN, DN, RN) đều được xây dựng bằng cùng  các khối chuyển mạch cơ sở  2*2bộ như được trình bày ở hình 3.6. Điều khiển ngõ vào (IC – Input controller) của khối chuyển mạch cơ sở này sẽ xác định ngõ ra  được chọn theo thẻ định tuyến của các gói  vào . Nó cũng có các bộ đệm để chứa các gói khi cần thiết trong trường hợp các bộ điều khiển ngõ ra (OC output controller) bận. Nếu bộ đệm của IC đầy, nó sẽ thực hiện điều khiển luồng ngược ngăn chặn sự tràn bộ đệm bằng cách cấp tín hiệu thông báo âm tới khối chuyển mạch cơ sở kế nó sẽ chọn cho một trong các gói đang lưu tạm thời trong bộ đệm của IC và OC. Nếu OC nhận được một tín hiệu thông báo âm sẽ không chọn gói nào từ IC cấu chuyển mạch mà không phải đệm lại.

             Tốc độ đường truyền bên trong giữa các khối chuyển mạch cơ sở sẽ gấp 2 lần tốc độ bên ngoài. Có nghĩalà nếu tải bên ngoài là 80 %  thì tải bên trong sẽ là 40 % . Như vậy chỉ cần yêu cầu về bộ đệm rất ít  (chỉ vài gói, phụ thuộc vào loại hàng đợi) cũng đạt được tỉ lệ mất các gói rất nhỏ. Vì không cho phép mất các gói nên kết cấu chuyển mạch  sử  dụng cơ chế thúc để đảm bảo không có  gói vào tới  khi hàng đợi đầy . Xác suất hàng đợi tràn rất ít xảy ra nên cơ chế thúc sẽ không cần sử dụng thường xuyên . Vì vậy với tải nhỏ thì sẽ đảm bảo độ trễ truyền dẫn qua kết cấu chuyển mạch thấp và cơ chế thúc đẩy bên trong thấp. Mỗi khối chuyển mạch có một bộ đệm trong IC với độ dài hai gói. Khi kích thước bộ đệm lớn, việc sử dụng cơ chế thúc đẩy sẽ nhỏ, quan hệ giữa độ lớn bộ đệmvà việc sử dụng cơ chế thúc   được mô tả trong Bubenmik 1987.

Như trình bày trên hình 3.33, sự tắc nghẽn có thể xảy ra trong mạng tự định tuyến (RN) người ta đặt trước nó một bộ phân bố (DN). Dn sẽ phân bố các gói đi tới tất cả các ngõ ra của nó để đi vào RN.  Khi đó các khối chuyển mạch bỏ qua sự các thông tin địa chỉ đích trên thẻ định tuyến (RN) ngươi ta đặt trước nó một mạng phân bố  (DN). DN sẽ phân bố các gói đi tới tất cả các ngõ ra của nó để đi vào RN.  Khi đó các khối chuyển mạch bỏ qua các thông tin địa chỉ đích trên thẻ định tuyến và sự định tuyến của các gói sẽ thay đổi tuỳ theo các ngõ ra của chúng. Nếu chỉ có một trong các ngõ ra  bận thì cổng rỗi đầu  tiên sẽ được chọn . DN cũng được xây dựng từ các phần tử giống như các phần tử sử dụng xây dựng RN.

             Mạng sao chép CN sẽ được thực hiện các bản sao để phục vụ chức năng nhân bản và truyền thông. cấu trúc của CN giống như DN và RN,  chức năng sao chép được  trình bày  trên hình 3.34.

3.2 Kết cấu chuyển mạch Batcher-Banyan dựa trên các MIN:

khi sắp xếp các MIN đặc biệt bao gồm các kết cấu chuyển mạch không có sự tranh chấp tế bào, sẽ không cần thiết phải có  các bộ đệm hoặc cơ chế thúc bên trong kết cấu chuyển mạch . Các kết cấu chuyển mạch như vậy gọi là không chặn, chúng có thể được xây dựng bằng một trong các sắp xếp kết cấu thích hợp. Với điều kịên là không có nhiều tế bào cùng dự định tới một ngõ ra. Như vậy sẽ tồn tại một khả năng xảy ra sự tranh chấp ngõ ra  khi 2 hoặc nhiều tế bào cùng muốn  đi tới một ngõ ra của kết  cấu chuyển mạch . Sự tranh chấp ngõ ra này có thể giải quyết bằng cách thêm vào các logic phân chia và các bộ lưu thông tin tại ngõ ra của kết cấu chuyển mạch. Hầu hết các kết cấu chuyển mạch không chặn thường dựa trên Topology mạng Batcher-Banyan kỹ thuật này được trình bày trên hình 3.35. Ở đây có thể thấy mạng Batcher được đặt trước một mạng Banyan và kết nối giữa chúng được thực hiện   một cách đặc biệt gọi là Shufile-Exchange.
                                                                                                                                                                       

     Mạng Batcher :

Mạng Batcher của kết chuyển mạch này sẽ sắp xếp các tế bào theo địa chỉ đích  đến của  chúng . Việc sắp xếp đó sẽ làm cho các tế bào có địa chỉ thấp hơn nằm ở ngõ ra cao hơn ở mạng Batcher. Như vậy khi thấy trên hình3.35 ba tế bào đi qua chuyển mạch được sắp xếp theo địa chỉ từ thấp đến cao tại các ngõ ra của mạng sắp xếp Batcher.

 Mạng  sắp xếp Batcher được xây dựng bằng các phần tử sắp xếp ( có hai ngõ vào) . các phần tử  sắp xếp  sẽ  so sánh các bit địa chỉ  đích cuả tế bào và quyết định cho chúng  đi thẳng qua  chúng  hoặc đổi vị trí  giữa chúng .  sự sắp xếp trên mỗi tầng được  chỉ  bằng các mủi tên trên hình vẽ . Chiều mủi tên sẽ chỉ chiều định tuyến của các phần tử sắp xếp. Nếu chỉ có một tế bào đưa vào một trong hai ngõ vào thì nó sẽ được định tuyến tới ngõ ra không được chỉ bằng mủi tên.

Bộ sắp đầy đủ được xây dựng bằng việc kế thừa của các bộ sắp xếp " Bitonic Sort", Với sự chấp nhận một trình tự theo chiều tăng và sau đó theo chiều giảm  và các ngõ ra được sắp xếp theo  trình tự  monotinic .hình 3.35 trình  bày việc sắp xếp hai phần tử  tới tại một thời điểm  với hướng sắp xếp ngược lại  được kết hợp với hai phần tử của bốn  đường  để sắp xếp và để quay bộ sắp xếp  Bitonic 8 đường  với 8 đường thành  một sắp xếp ngõ ra . tại ngõ ra của mạng Batcher tất cảc tế bào  đều được sắp  xếp nhưng vẫn chưa tới đích  tại địa chỉ đích .

     Mạng Banyan:

Mạng  Banyan là  mạng tự  định  tuyến đơn giản, nó đảm bào tất cả  các tế bào sẽ tới đích chỉ định bởi thẻ định tuyến  bằng với  địa chỉ của  đích .

Khi  không có tế bào dự định tới ngõ ra như vậy cực đại tếbào xuất  hiện ở mỗi ngõ vào ra của mạng Banyan. vì thế không có sự tranh chấp  đầu  đường tại ngõ vào của mạng Banyan (chặn đầu đường này có thể xuất hiện tại ngõ vàocủa mạng  Batcher  củng như bên trong mạng  Banyan và banyan  chỉ hoạt động như  một mạng mở rộng .

    Mạng stalite :

 Chuyển mạch Stalite được xây dựng bằng định tuyến nghĩa là chuỗi mạng  Batcher – Banyan cộng thêm một mạng tập trung và một bảy ( Trap ). trong chuyển mạch Stalite phần Banyan của hệ thống  Batcher – Banyan được gọi là mạng mở rộng . nó cho phép tăng số lượng cổng bên ngoài và tổng số băng tầng người sử dụng. nó xử lý các tế bào có chiều dài  không đỗi,  các thẻ  định  tuyến được  thêm vào tại  ngõ vào  của chuyển mạch .

Để khắc phục vấn đề tranh chấp tại cổng ra của mạng bẩy sẽ được thêm vào giữa hai mạng Batcher.

 Hình 3.36  mạng bẩy  này sẽ kiểm tra và phát hiện các tế bào có cùng địa chỉ   đích tại ngõ  ra của mạng Batcher ( nghiã là các tế bào tranh  chấp ) . Thủ tục bao gồm việc tách các tế bào có cùng địa chỉ đích tới đồng thời tại ngõ racủa mạng Batcher.  Các tế bào cạnh tranh này sẽ quay lại ngõ vào mạng Batcher.  Và sẽ được truyền lại   trong chu kỳ kế tiếp. Mạng bẩylà một giải pháp phần cứng để phát hiện các tế bào có cùng địa chỉ đích và đưa chúng tới các ngõ ra đúng nhất " rigth most " của mạng bẩy .  nó bao gồm một tầng so sánh  đặt sau mạng định  tuyến ( banyan ). vì thế mạng sắp xếp Batcher đảm bảo không có địa chỉ trùng tới liền kề nhau tại các ngõ vào  của mạng bẩy, nên chỉ yêu cầu  một tầng  so sánh . Các bộ so sánh sẽ chỉ ra địa chỉ đích trùng và ngăn cản các tế bào có cùng địa chỉ đích  đó.  Địa chỉ sử dụng cho định tuyến trong khối Banyan của mạng trap được tính theo tổng chạy của các cờ trên các tế bào không trùng địa chỉ hoặc tế bào trống.

Thủ tục này sẽ đảm bảo tất cả các tế bào tới các địa chỉ không lặp sẽ đựơc đẩy về phía bên trái, các tế bào có địa chỉ lặp  sẽ đẩy về bên phía mạng Trap . vì vậy sẽ tồn tại một xác suất  để trên tất cả các  ngõ vào  của chuyển mạch sẽ không có các tế bào  tích cực xuất hiện đồng thời . Một tầng tập trung được thêm vào cấu trúc Stalite thông qua mạng tập trung. bộ tập  trung này sẽ cho phép giảm kích thước của mạng sắp xếp.  Bộ tập trung cần thực hiện thao tác ngược lại so với mạng mở rộng và vì thế nó đựơc thực hiện như mạng định tuyến đảo (banyan). Định tuyến trong mạng tập trung dựa vào cổng chạy của các bit tích cực (ACT- activity), các bit này chỉ ra các tế bào là rỗng hoạc tích cực. Có nghĩa là các tế bào rỗng sẽ đưa thẳng tới cácngõ ra  không kết nối và có thể dễ dàng loại bỏ .  cá c tế bào không trống sẽ  được kết nối từ ngõ vào tới mạng sắp xếp với xác suất cao. Các tế bào tích cực tới  tại ngõra không kết nối của bộ tập trung sẽ được loại bỏ. Tuy nhiên điều này chỉ xảy ra với  xác suất  rất thấp. cáctế bào quay vòng lại mạng Trap sẽ được đặt trở lại mạng sắp xếp  khi các ngõ vào của nó rỗi.  vì thế  xảy ra trường hợp có nhiều tế bào quay trở lại nhiều hơn số ngõ vào rỗi nên cần phải cung cấp một tầng đệm trước các ngõ vào. các tế bào quay lại  cóthể vòng lại lần nữa nếu có tế bào khác  có cùng địa chỉ. Để tránh vấn đề mất trình tự, các thông báo giả  " aged" sẽ được ưu tiên trong mạng sắp xếp hơn các tế bào không bị vòng lại.

Chuyển mạch Stalite cũng cho phép chức năng nhân bản bằng cách thêm vào hai mạng sắp xếp và sao chép như trình bày ở hình 3.36 hai mạng này sẽ nhận cả các tế bào tích cực và tế bào rỗng chuẩn bị cho chức năng nhân bản. các tế bào sao chép rỗng  có thể sử dụng bên trong cho việc tạo ra các bảng sao của các tế bào có yêu cầu nhân bản. Một bit đặc nhiệm trong tiêu đề được định nghĩa  để phân biệt các tế bào bình  thường và các bản sao của nó. các tế bào lấp đầy bình thường sẽ có một địa chỉ nguồn  và một địa chỉ  trong tiêu đề .

Các tế bào rỗng có khuôn dạng giống như các tế bào tải gốc (hình 3.36) các tế bào rỗng có thể tạo ra   các ngõ vào của kết cấu, nơi mà chúng nhận một địa chỉ đích trong mỗi tế bào có dự định nhận. Trường địa chỉ nguồn của bản sao các tế bào rỗng chứa địa chỉ của nguồn tạo ra các tế bào có bản sao  (từ đâu chép tới). Các tế bào rỗng và các tế bào nguồn đều được   đưa vào chuyển mạch stalite truyền thông . Mạng sắp xếp sao chép sử dụng đại chỉ nguồn của các tế bào tới cùng với các bit sau của nó (làm các bit có trọng số thấp) để sắp xếp các tế bào từ trái sang phải theo chiều tăng của địa chỉ nguồn.các bản sao của tế bào cùng với tế bào gốc tương ứng của chúng sẽ nằm liền kề nhau trên đường vật lý. Tính từ trái sang phải mỗi tế bào gốc sẽ liền kề với các bản sao của nó và chúng sẽ có chung cùng địa chỉ nguồn. Tầng kế tiếp của chuyển mạch truyền thông là mạng sao chép, mạng sao chép này sẽ thực hiện nhiệm vụ lấy thông tin trong trường dữ liệu của các tế bào rỗng bit sao chép(Copy bit ) trong mỗi tiêu đề .

Tầng cuối cùng của mạng  là tầng sắp xếp  và mở rộng của mạng gốc, định tuyến cho các tế bào  gốc và các tế bào sao đều theo địa chỉ đích của chúng .

Cấu trúc Stalite rất thích hợp khi sử dụng công nghệ VLSI. một mạng stalite thử nghiệm đã  được  ATT thực hiện và sau đó nó cũng được  ứng  dụng cho chuyển mạch quang .

    Chuyển mạch  Moonshine :

 Kết  cấu  của chuyển mạch này cũng dựa  theo khái niệm sắp xếp định tuyến (mạng Batcher – banyan). nó sử dụng các nguyên tắc khác mạng stalite,  để tránh vấn đề tranh chấp  khi nhiều tế bào cùng dự định tới một ngõ ra trong giải pháp mạng  Batcher – Banyan . Nó được thiết kế cho chuyển mạch gói có chiều dài không cố định  nhưng được ứng dụng rộng rãi trong chuyển mạch ATM.

  Để giải quyết xung đột ngõ ra Moonshine thực hiện một giải thuật ba phase kết hợp với hàng đợi tại mỗi ngõ vào vì thế gây nên chặn đầu đường (HOL heard of the line )  chặn đầu sẽ làm cho hiệu suất chuyển mạch  giảm. độ lưu thoát cực đại khoảng  58%  cho các hệ thống hàng đợi ngõ vào.hơn nữa Moonshine yêu cầu giải thuật ba phase trong suốt thời gian một gói để tăng tốc độ bên trong của nó. yêu cầu giải quyết xung đột trên một  số ngõ ra vật lý được hiện bằng ba phase : phase  phân xử . phase nhận  biết , phase gởi, Sau đây là phần chức năng của từng phase :

K phase phân xử :  sẽ kiểm tra nơi có tế bào xung đột  chờ tại ngõ vào vật lý  được thực hiện bằng cách  gởi các thông báo  đặc bịêt (  còn gọi là các yêu cầu ). Các yêu cầu tranh chấp đó được sắp xếp và chọn ra yêu cầu thắng.  các tế bào  chờ sẽ được thông báo. Chức năng này có thể thực hiện trong phase nhận biết . cuối cùng các ngõ vào thắng thế  sẽ  gởi các tế bào  của chúng trong phase  gởi .  sự sắp  đặt  phân xử các  xung đột  sẽ yêu  cầu  về chính  ghép nối  mạng  của nó . mạng  sắp xếp mang các xung  đột  liền kề  tới  nơi khác  bằng cách sắp xếp các yêu cầu . một yêu cầu có thể   được cho phép khi  không có  tranh chấp ngõ ra và nếu các yêu cầu trên  nó không có mục đích tương tự như nó . nghĩa là trong phase một của giải thuật , mỗi cỗng vào i  sẽ gởi một chuỗi  ngắn  để thử ,  nghĩa là   chuỗi ngắn này chỉ bao gồm cặp địa chỉ  nguồn và đích  ( i,j ).

 Việc  sắp  xếp trong mạng ( mạng Batcher )  chỉ sẽ sắp  các gói theo trình tự  tăng của các  địa chỉ j  yêu cầu chỉ được đảm bảo nếu j,i khác với  địa chỉ của nó  trong danh sách sắp xếp các địa chỉ đích .  bây giờ các cổng  vào phải thông  báo  kết qủa dương hoặc âm của sự phân xử . Điều này thực hiện trong phase thứ hai.

    K trong phase thứ 3 , các cổng vào được chấp nhận  sẽ gởi gói các thông tin của chúng qua mạng  Batcher – Banyan,  không có  tranh chấp tại ngõ  ra, các cổng vào không tranh chấp thành công trong  phase một sẽ chứa các thông tin của chúng  tại bộ đệm ngõ vào .trong các phase  kế tiếp các gói trong bộ đệm này sẽ được thử nghiệm lại  trên các kênh của chúng . Vì phase 1 và 2không truyền dữ liệu thực, mà chỉ đơn thuần xử lý các mào đầu của các kết chuyển mạch, nên cần phải có yêu cầu tăng tốc độ. Việc tăng tốc độ tuỳ thuộc vào số tầng trong kết cấu chuyển mạch và tuỳ thuộc vào độ dài các gói nhưng chỉ trong khoảng 14 %. có nghĩa  là để có tốc độ  tại  ngõ ra là 150 Mbps thì chuyển mạch phải thực hiện  với tốc độ  170 Mbps :

 thứ nhất:  trên đường trục của nút STM băng rộng  đã có sẳn các giao diện  cần thiết  để phối hợp  ghép tới mạng STM  băng hẹp qua  các khối IWU và SLU nhằm cung cấp khả năng đấu nối  tới mạng PSTN , chẳng hạn đối với tiếng nói. Việc mở rộng SLU   sẽ được yêu cầu để kết cuối các thuê bao  băng hẹp có thể  sẽ rất có lợi  nếu có một khối  SLU  vạn năng  dùng cho cả các thuê

bao  băng rộng lẫn các thuê bao  băng hẹp,  bởi vì  nó tạo thêm tính linh  hoạt việc qui hoạch mạng . Do vậy khối SLU băng rộng đã  được mô  tả se được sử dụng và mở rộng với các Modul đường dây thuê bao  SLM ( subscriber line  modul)  đã được trình  bày bằng  những đường đứt nét  không cần  đến một sự thay đỗi cấu trúc SLU .

 Tóm lại các Modul  đường dây băng hẹp  mới  sẽ  được bộ sung và được đấu nối  tới bộ ghép kênh  AMX của ATM .

Thứ hai :  Nhóm các thuê bao băng hẹp ( Post, ISDN ) được phân bố trên các  LSM ( Modul thuê bao băng hẹp) trong đó mỗi Modul kết hợp nhiều  đầu cuối  đường dây ,có thể tách ghép tế bào ngay tại  SLM  nên trên cơ sở chung . Điều này sẽ hạn chế được các chi phí phụ cho việc tách ghép tế bào, một điều hết sức quang trọng đối với một lĩnh vực hết sức nhạy cảm với chi phí   truy cập thuê bao.

thứ ba: về phần mềm , những  sự cải  tiến cần thiết để bổ xung lực  lượng băng hẹp  được dự kiến sẽ ở mức vừa phải nếu giả thiết rằng chuyển mạch băng rộng  cung cấp hầu hết các đặc điểm đặc trưng cho băng hẹp,  hiện có các thuê bao băng  rộng của nó. Báo hiệu băng rộng sẽ dựa trên cơ sở báo hiệu mở rộng ISDN băng hẹp và sẽ là phần tiết theo của nó. Với sự cộng thêm các đầu cuối băng hẹp, tải trên hệ thống con điều khiển có thể sẽ tăng lên một cách đáng kể nó đặc biệt đúng đối với ứng dụng chuyển mạch. Một số chuyển mạch đa năng có thể có một hay hai cấp qui mô đầu cuối nhiều hơn so với một chuyển mạch thuần băng rộng. Điều này sẽ không tránh khỏi có ảnh hưởng tới tải điều khiển của nó. Đối với các nguồn điều khiển được lưu trữ như các GP và có thể được bổ sung thêm nhiều GP hơn nếu cần.

Mặt khác : ảnh hưởng đối với khả năng truyền tải sẽ ít nhất. Một tổng đài nội hạt 25.000 thuê bao băng hẹp với 2.500 trung kế sẽ tạo ra một tỗng lưu lượng khoảng 200ps . Trong khi đó một thuê bao băng rộng dung lượng lớn đã có thể vượt qua giá trị này .

Như vậy việc bổ xung năng lượng băng hẹp vào một nút băng rộng trước hết đòi hỏi thêm năng lượng xử lý của các GP và các mạch thuê bao băng hẹp (SLM). Những cái cần thêm đó cân bằng tuyệt đối vời số lượng các đầu cuối, điềunày co một tác động rất tích cực tới sự phát triển cũa cộng nghệ ATM.

 

IX . PHẬN  LOẠI TRƯỜNG CHUYỂN  MẠCH  :

                Hệ thống chuyển mạch ATM có khả năng thoả mản những yêu xu hướng phát triển mới. Như vậy việc xử lý và phân phối tế bào về phía phần cứng có thể  được xử lý bởi những thiết bị  phần cứng với bộ nhớ tế bào dùng chung  được sử dụng chung ở đầu vào và cổng đầu ra. sự phân loại về mặt kỹ thuật  của hệ thống chuyển  mạch ATM  được thực hiện phù hợp với các đặt trưng  cảu các  yếu tố chuyển mạch  với trạng thái của khối bên trong  tổng đài. Với vị trí của vùng đệm tế bào trong tổng đài, với các cấu trúc topho của trường chuyển mạch. tiếp theo sau,  ta sẽ đi vào phân loại   trường chuyển mạch ATM như sau :

• Phân theo yếu tố chuyễn mạch
• Phân theo trạng thái bộ đệm

1.Phân theo yếu tố chuyển mạch:

Các thành phần chuyển mạch được sử dụng có thể đựơc phân loại một cách rất rộng rải thành hệ thống phân chia theo thời gian và phân chia theo không gian với sơ đồ phân loại như sau :

   

1.1.Hệ thống phân chia theo thời gian.

                Hệ thống phân chia theo thời gian đựơc phân loại chi tiết hơn thành hệ thống  bộ nhớ dùng chung  và phương tiện dùng chung :

                - Hệ thống bộ nhớ dùng chung là một trong những hệ thống của chuyển mạch ATM  hiện đang được phát triển dựa trên những khái niệm của phương pháp chuyển mạch  gói của Baron năm 1964 và phương pháp chuyển mạch đường, thực hiện việc phân chia thời gian đồng bộ bằng đơn vị khe thời  gian. Khi sử dụng phương pháp này, các thành phần chuyển mạch đựơc tạo thành từ bộ nhớ hai cổng dùng chung cho tất các cổng đầu vào và cổng đầu ra .Như được minh hoạ trên hình dưới đây (Hình 3.39) các tế bào đến từ các cổng đầu vào được ghép kênh theo trình tự và sau đó được đưa vào trạng thái nối tiếp /song song trước khi được lưu giữ trong bộ nhớ dùng chung. Những tế bào đã đưa vào bộ nớ dùng chung lại được liên kết tương ứng với số lượng cổng được chỉ định trong danh sách liên kết dành cho việc quản lý. Ngoài ra, các tế bào còn được phân loại cho mỗi cỗng đầu ra bằng chức năng điều khiển  và sau đó  đưa vào hàng đợi .                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                

Các tế  bào,  sau  khi  được đưa ra từ hàng đợi đầu ra một cách tuần tự, lại được phân  kênh, sau đó được biến  đổi thành trạng thái nối tiếp sang song song và cuối cùng  được gởi qua  kênh đầu ra . trong phương pháp bộ nhớ chung, N cổng đầu ra  lần  lượt được xử lý một cách tuần tự trong khoảng thời gian cần thiết  cho việc  xử lý  một tế bào và tại cùng thời điểm đó, các thành  phần của bộ nhớ sẽ có dải  băng rộng  mà có khả năng đưa ra cùng một lúc N cổng đầu ra, do đó khi thừa nhận tốc độ liên kết đầu  vào  và đầu ra là V thì tốc độ của bộ nhớ tối thiểu phải là : 2NV hoặc lớn hơn. Như vậy trên thực tế bộ nhớ được xây dựng theo phương pháp chia nhỏ bit một cách đồng thời nhằmmúc đích khắc phục giới hạn về bộ nhớ khi đó nếu xem xét lại các đặt trưng của phương pháp bộ nhớ dùng chung thì hiệu suất có thể được tăng lên tới 100% và sự thực hiện đầy đủ của nó là có thể được với một lượng nhỏ bộ nhớ. Ngoài ra, nó còn có thể khai thác danh sách kết nối riêng biệt một cách phù hợp với mức độ ưu tiên huỷ bỏ  các tế bào. Tuy nhiên phương pháp này cũng có một vài thiếu sót sau :

    + Kích thước của các thành phần   chuyển mạch được bổ sung là nhỏ, do giới hạn về tốc độ của bộ nhớ (thông thường là nhỏ hơn 8x8 )

    +  Có sự khác nhau rất lớn về mặt thực hiện, phụ thuộc vào tỷ lệ và với một bộ nhớ dùng chung được sử dụng dùng chung cho mỗi cổng.

    +  Sự tổn thất tế bào sẽ tăng lên trên cổng đầu vào bao gồm một lượng nhỏ lưu lượng khi nhiều kiểu lưu lượng không giống nhau được phép cho mỗi cổng đầu vào hoặc khi có yêu cầu bộ điều khiển trung tâm có khả năng   điều khiển đồng thời  cổng đầu vào và cổng đầu ra .

                - Hệ thống phương tiện dùng chung:  tương tự nhưn hệ thống bộ nhớ dùng chung, cùng là một trong số những hệ thống đầu tiên của chuyển mạch ATM. Khi sử dụng hệ thống này, tất cả các tế bào đi đến cổng ra đầu vào đều được ghép kênh theo phương pháp phân chia theo thời gian dựa trên những phương pháp truyền dẫn tốc độ cao thông dụng (Bus, vòng ). Độ rộng dải băng của những phương tiện được sử dụng thông thường cần phải lớn hơn số N của các cổng đầu vào / đầu ra và gấp hai lần tốc độ truyền V( Hình3.40 sẽ minh họa việc sử dụng Bus như là việc chia sẻ phương tiện.  Mỗi) cổng đầu ra đựơc kết nối với phương tiện dùng chung thông qua bộ lọc địa chỉ và vùng đệm kiểu FIFO. Bộ lọc địa chỉ lọc ra các địa chỉ của cổng đầu ra bên trong của những tế bào được sử dụng cho việc quảng bá trên các phương tiện và sau đó lưu trữ chúng trong bộ đệm kiểu FIFO tương ứng với cổng ra.

                Việc điều khiển hệ thống này dễ dàng hơn rất nhiều so với hệ thống bộ nhớ dùng chung và nó có thể hổ trợ cho dạng quảng bá hoặc cho việc truy cập kiểu nhân bản và có thể vận hành với vùng đệm dung lượng nhỏ. Tuy nhiên giống như trong hệ thống bộ nhớ dùng chung kích thước của các phần được sử dụng trong hệ thống này để khắc phục giới hạn về tốc độ của bộ nhớ không thể lớn hơn.

1.2.Hệ thống phân chia theo không gian :

                Hệ thống phân chia theo không gian  cũng được phân loại  chi tiết thành  hệ thống một đường và nhiều đường . Khác với các yếu tố chuyển mạch trong phương pháp  phân chia theo thời gian  các phần từ chuyển mạch  trong phương pháp phân chia theo  không gian  là các đường chuyển mạch có độ rộng dải băng tầng như đường truyền tốc độ  giữa đầu cuối ở đầu vào và đầu cuối ở đầu ra  được hình thành trong các phần thời gian thực cho mỗi tế bào và do đó các bộ nhớ của các thành phần  không cần   phải lớn hơn 2V và việc điều khiển chức năng chuyển mạch của                                                                                                                                                                                                                                                                         

chúng có thể được phân tán . vì thành phần của phương pháp một đường liên kết giữa các cổng đầu  vào và đầu ra nên  phương pháp này có các hệ thống :

• hệ thống ngang dọc
• hệ thống nối thông  hoàn toàn
• hệ thống Banyan đệm

và các hệ thống chuyển mạch trong phương pháp một đường  được trình bày như trong hình 3.41 trên .

 bên cạnh đó theo phương pháp nhiều đường, người ta còn đưa ra các hệ thống sau:

• Hệ thống Augumented Banyan
• Hệ thống Banyan song song
• Hệ thống  luân chuyển  tuần hoàn
• Hệ thống Clos

và được minh hoạ trên hình  3.42 sau  :

                Các hệ thống này đóng vai trò là những yếu tố của hệ thống nhiều đường  nhằm mục đích giải quyết  vấn đề chặn trong  của  hệ thống  một đường. chuyển mạch chéo được minh hoạ trên hình  3.39 có N xN điểm cắt  trong các yếu tố chuyển mạch  ( những yếu tố này  được sử dụng rộng  rải trong chuyển mạch ) và khi N tế bào  không  được chuyển trực tiếp  đến cổng đầu ra cùng một  lúc  thi N  đường truyền  riêng biệt  khác nhau  có thể được cung cấp. Tuy nhiên khi xung đột của các cổng đầu ra giữa N tế bào. Những tế bào đưa vào trước hết được lưu giử trên cổng vùng  đệm  đầu vào và chức năng  điều khiển vùng kiểm tra nsự xung đột của cổng  đầu ra giữa N tế bào, được đặt trong vùng đệm đứng đầu tiên với trình tự FIFO. trong  trường hợp này . Khi số lượng các cổng đầu vào tăng lên bởi sự chặn (HOL: head of the line), quá trình thực hiện sẽ giảm xuống một cách đột ngột. Nói chung hiệu suất cực  đại không thể quá  0.586 khi N rất lớn  và những tế bào được xử lý trên tất cả các đường  của đầu vào thì đi vào một cách liên tục . khi tải là 0.586 hoặc nhỏ hơn,quá trình thực hiện sẽ được cải thiện khi số lượng các vùng đệm đầu vào tăng lên và trong trường hợp có 20 vùng đệm  đầu vào, tỷ lệ mất tế bào là 10^-6   hoặcn thấp hơn  cho tải đầu vào đạt tới 05.  kết hợp với những yếu tố ở bên trong,  người ta  đang đưa ra chuyển mạch  ma trận Bus được trang bị vùng đệm tế bào  trên phần điểm cắt, thay cho cỗng đầu vào, được sử dụng dể khắc phục hiện tượng chặn  HOL .

                 Chuyển mạch liên kết nối hoàn toàn như được trính vày ở hình 3.41 được cấu tạo từ N bus đầu vào kiểu quảng bá, N bus đầu ra kiểu nhân bản và NxN điểm cắt.  Điều này có nghĩa là chuyển mạch loại này có khả năng thực hiện NxN kết nối đầy đủ.

                Cấu trúc này được dự đoán như là một phiên bản cải tiến kết hợp chuyển mạch ma trận Bus, đang được phát triển dựa trên chuyển mạch chéo, và vùng đệm cổng đầu vào. Các vị dụ đặc trưng cho chuyển mạch là chuyển mạch Knoctout và chuyển mạch ISF (integrate switch Fabric). ban đầu cấu trúc  Banyan  đựơc đưa ra nhằm kết nối  một cách có hiệu  quả  các bộ xử lý với các khối bộ nhớ trong  khi  Goke và Lipovski  tiến hành trên cấu trúc những  nghiên cứu trên cấu trúc tính toán song song  là một kết cấu chuyển  mạch  chỉ có  duy nhất một đường nối  từ một cổng đầu vào tới một cổng  đầu ra  khác. Cấu trúc này được đặt trưng bởi các yếu tố huyển mạch nhị phân có hai đầu vào và hai đầu ra được kết nối tới K cổng và quá trình truyền từ đầu v ào tới đầu ra có chức năng tự định tuyến mà chỉ sử dụng k bit.

                Người ta đã đưa ra các kiến nghị sau đây. Nhằm cải tiến quá trình thực hiện tốc độ liên kết trong được tăng lên để giải quyết hiện tượng chặn trong chuyển mạch Banyan, vùng đệm được đặt trong yếu tố chuyển mạch điều khiền luồng K cổng bằng Back Pressure được thực hiện, kết nối song hoặc kết nối bộ đôi được thực hiện để cải tiến đường truyền giữa đầu vào và đầu ra và những yếu n mạch Banyan .

                 Cấu trúc của chuyển mạch Banyan có vùng đệm được minh hoạ trên hình3.41 thì có một phần đệm trên phần đầu vào của mỗi K cổng, do đó sự chặn trong sẽ giảm xuống. sự truyền qua của chuyển mạch Banyan tự nó sẽ giảm xuống một cách nhanh chóng khi số N tăng lên .

2. Phân loại theo  trạng thái bộ đệm        :

                Chuyển mạch chặn và không chặn  đều nhất thiết phải có chức năng  cuả vùng  đệm  ở bên ngoài phần chuyển mạch  dể tránh xảy ra hiện tượng  xung đột  đầu ra. tuỳ theo  vị trị của của vùng đệm này mà chuyển mạch ATM  có thể dược phận loại  chi tiết hơn , như được minh hoạ trên hình  sau : thành chuyển mạch  kiểu  vùng đệm  đầu  vào, kiểu vùng đệm  đầu ra, kiểu vùng  đệm đầu v ào ra ,  và kiểu vùng đệm dùng chung .                                                                                          

2.1.Chuyển mạch  kiểu vùng đệm đầu vào :

                Chuyển mạch kiểu vùng đệm đầu vào là chuyển mạch với vùng đệm được đặt ở cuối đầu vào của nó .Chuyển mạch thanh chéo và chuyển mạch Batcher–Banyan  là những ví  dụ  điển hình . Bên cạnh đó những kiểu chuyển mạch  được  sửa đổi với chúng , các thuật toán được sử dụng  để tránh hiện tượng  xung đột tại đầu ra củng đã đựơc bổ xung và như vậy có thể lấy chuyển mạch  Batcher –Banyan  ba pha , chuyển mạch  Batcher-Banyan hạn chế, chuyển mạch Batcher-Banyan  hồi tiếp  làm những ví dụ  cơ  bản .Việc so sánh quá trình thực hiện của chuyển mạch có kiểu chuyển mạch đầu  vào với sự phức tạp của  quá trình bổ xung được trình bày chi tiết trong bảng dưới đây .
                                                                                                                                        

2.2.Chuyển mạch kiểu  vùng  đệm đầu ra:

                Chuyển mạch kiểu vùng đệm đầu ra, được trang bị vùng đệm trên phần cuối của đầu ra, có thể thiết lập các đường riêng biệt mà không gay cản trở tới các cổng khác. Nằm giữa phần cuối đầu vào và phần cuối đầu ra, và làm cho hiện tượng chặn HOL  không xảy ra. do vậy, nó có lợi thế hơn chuyển mạch kiểu vùng đệm đầu vào trong quá trình thực hiện, nhưng lại có nhược  điểm do những phức tạp bổ sung phần cứng. Các đặt trưng cho chuyển mạch loại này là chuyển mạch ma trận Bus- chuyển mạch thanh chéo đã được  biến đỗi, chuyển mạch Knockout hoặc chuyển mạch  ISE  theo phương pháp nối toàn bộ, chuyển mạch ATM với các phương tiện thông thường.  sự so sánh được trình bày  ở bản sao .
                                                                                                                                                                                                                                                                                                               

2.3.Chuyển mạch kiểu vùng đệm đầu  vào / đầu ra :

                Đối với chuyển mạch có vùng đệm đầu vào / đầu ra này thì phần cuối của cả đầu vào  và đầu ra đều có vùng đệm. chuyển mạch SPANET do GTE  phát  là chuyển mạch thuộc loại này. Quá trình thực hiện ở đây  không có gì khác so với  chuyển mạch kiểu vùng đệm đầu ra.

2.4. Chuyển mạch kiểu vùng đệm dùng chung  bao gồm những kiểu cấu hình  sau :

• kiểu chuyển mạch có vùng đệm dùng chung chỉ nằm trong phần chuyển mạch, ví dụ như  chuyển mạch Banyan có vùng đệm,  clos 3 tầng, chuyển mạch  Starlite và chuyển mạch SBM  ( bộ nhớ có vùng đệm dùng chung do Kuwahara đưa ra.
•  Kiểu chuyễn  mạch  có vùng đệm dùng chung mằm ở phần cuối của  đầu ra bên ngoài  bao gồm  chuyển mạch Prelude hoặc Hitachi.
•  Kiểu  chuyển mạch có vùng đệm dùng chung nằm trên cả phần cuối  của đầu  vào  và đầu ra như chuyển mạch  Sunshine.

Bảng 3.6  sẽ trình bày những dữ liệu, đặt trưng cho các loại chuyển mạch  có kiểu vùng đệm dùng chung  và được so sánh trong quá trình thực  nghịêm .