Службы ATM

Существует три типа служб ATM: постоянные виртуальные каналы, коммутируемые виртуальные каналы и служба без подтверждения соединения (аналогичная SMDS).

Постоянный виртуальный канал (Permanent Virtual Circuit — PVC) осуществляет прямое соединение между узлами, подобно выделенной линии. Преимущества канала PVC заключаются в том, что он гарантирует доступность соединения и не требует установки соединения между коммутаторами. Недостатками PVC являются статическое соединение и необходимость настройки вручную. Каждое устройство, находящееся между источником и получателем, должно быть настроено для PVC вручную. Кроме того, при использовании PVC уменьшается гибкость сети.

Коммутируемый виртуальный канал (Switched Virtual Circuit — SVC) создается и удаляется динамически и используется только до тех пор, пока передаются данные, как при телефонном соединении. Динамический контроль вызова требует обмена управляющими сигналами между конечной точкой и ATM-коммутатором. Преимущества канала SVC заключаются в гибкости соединения и установки связи, которая может осуществляться автоматически сетевым устройством. Среди недостатков следует отметить то, что для установки соединения требуется больше времени и дополнительные управляющие сигналы.

Виртуальные соединения ATM

Сети ATM ориентированы на соединение. Это означает, что каждой передаче данных в сети ATM предшествует установка виртуального канала (Virtual Channel — VC).

Существует два типа соединений ATM: виртуальные маршруты, определяемые идентификаторами виртуального маршрута (Virtual Path Identifier — VPI) и виртуальные каналы, определяемые комбинацией VPI и идентификатора виртуального канала (Virtual Channel Identifier – VCI).

Виртуальный маршрут представляет собой ряд смежных виртуальных каналов, прозрачно коммутируемых через сеть ATM на основе общего для всех них идентификатора VPI. Однако все VPI и VCI имеют только локальное значение в отдельно взятом канале и перераспределяются на каждом коммутаторе.

Маршрут передачи представляет собой физическую среду, в которой создаются виртуальные каналы и виртуальные маршруты. На рис. 31.6 показано, как виртуальные каналы объединяются в виртуальные маршруты, которые, в свою очередь, проходят по каналу передачи.

Рис. 31.6. Виртуальные каналы (VC) объединяются в виртуальные маршруты (VP)

ATM-коммутация

Основная задача ATM-коммутатора проста: ячейка, передаваемая по каналу, принимается при определенном значении поля VCI или VPI. По значению соединения в локальной таблице преобразований коммутатор определяет исходящий порт (или порты) соединения и новое значение полей VPI/VCI соединения этого канала. Затем коммутатор пересылает ячейку по исходящему каналу с соответствующими идентификаторами соединения. Так как все VCI и VPI имеют только локальное значение для данного канала, значения полей переопределяются на каждом коммутаторе.

Эталонная модель ATM

Для описания функциональных возможностей архитектуры ATM используется логическая модель. Функции ATM соответствуют физическому и частично канальному уровням эталонной модели OSI.

Эталонная модель ATM состоит из следующих плоскостей, охватывающих все уровни.

•          Контрольная плоскость. Эта плоскость отвечает за генерирование и контроль сигнальных запросов.

•          Плоскость пользователя. Данная плоскость отвечает за управление передачей данных.

•          Плоскость управления. Эта плоскость состоит из описан пых ниже двух компонентов.

—      Управление уровнем. Функции уровня, такие как обнаружение ошибок и разрешение проблем, связанных с протоколами.

—      Управление плоскостью. Функции, относящиеся ко всей системе.

Эталонная модель ATM состоит из приведенных ниже уровней.

•          Физический уровень. Аналогичен физическому уровню эталонной модели OSI. Этот уровень ATM управляет передачей данных в физической среде.

•          Уровень ATM. Вместе с адаптационным уровнем аналогичен канальному уровню эталонной модели OSI. Уровень ATM отвечает за одновременный совместный доступ к виртуальным каналам на физическом уровне (мультиплексирование ячеек) и передачу ячеек по сети ATM (ретрансляция ячеек). Для этого уровень ATM использует информацию VPI и VCI, содержащуюся в заголовке ячеек ATM.

•          Уровень адаптации ATM (ATM Adaptation Layer — AAL). Определяет способ подготовки информации для передачи по сети ATM. Вместе с уровнем ATM AAL аналогичен канальному уровню модели OS1. Уровень AAL отвечает за отделение протоколов высшего уровня от особенностей процесса ATM. Адаптационный уровень подготавливает пользовательские данные для преобразования в ячейки и делит их на 48-байтовыс блоки полезной нагрузки.

Наконец, на высших уровнях пользовательские данные принимаются, делятся на пакеты и передаются на уровень AAL. Эталонная модель ATM показана на рис. 31.7.

Физический уровень ATM

Физический уровень ATM выполняет четыре функции: преобразование ячеек в битовый поток, управление передачей и получением битов в физической среде, определение границ ячейки ATM и упаковка ячеек в соответствующие типы фреймов для передачи в физической среде. Например, для передачи в среде SONET и DS-3/E-3 ячейки преобразуются во фреймы разными способами.

Физический уровень ATM делится па две части: подуровень, зависящий от среды передачи данных (Physical Medium-Dependent — PMD), и подуровень сходимости передачи (Transmission Convergence — ТС).

Подуровень PMD выполняет две основные функции. Во-первых, он синхронизирует передачу и прием путем отправки и получения постоянного битового потока с информацией о синхронизации. Во-вторых, он определяет физическую среду передачи, включая типы разъемов и кабеля: синхронная цифровая иерархия/синхронная оптическая сеть (Synchronous Digital Hierarchy/Synchronous Optical Network — SDH/SONET), DS-3/E-3, многомодовый оптоволоконный кабель

Подуровень ТС выполняет четыре функции: разграничение яч"еек, генерирование и подтверждение последовательности контроля ошибок заголовка (Header Error Control — НЕС), разделение ячеек по скорости передачи и адаптация фрейма передачи. Разграничение ячеек ATM позволяет устройствам выделять ячейки в битовом потоке. НЕС генерирует и проверяет код контроля ошибок, подтверждающий корректность данных. Разделение ячеек по скорости передачи обеспечивает синхронизацию и добавляет или удаляет лишние (незанятые) ячейки ATM, для того, чтобы количество ячеек соответствовало пропускной способности системы передачи. Адаптация фрейма передачи пакетирует ATM-ячейки во фреймы, приемлемые для данной реализации физического уровня.

Адаптационные уровни ATM: AAL1

(MultiMode Fiber — MMF) со скоростью передачи 155 Мбит/с или экранированная витая пара (Shielded Twisted-Pair — STP) со схемой шифрования 8В/10В.

Рис. 31.7. Эталонная модель ATM соответствует двум нижним уровням эталонной модели OSI

Уровень AAL1 представляет собой службу, ориентированную на соединение. Она удобна при работе с данными битовых потоков, передаваемых с постоянной битовой скоростью (Constant Bit Rate — CBR), такими как голосовые данные и видеоконференции. ATM передает потоки данных CBR, используя службы эмуляции каналов. Служба эмуляции каналов также обеспечивает подключение к магистрали ATM оборудования, которое до настоящего времени использовало выделенные линии. Уровень AAL1 требует синхронизации по времени между источником и получателем. Поэтому уровню AAL1 требуется среда передачи, поддерживающей синхронизацию, такой как SONET.

Подготовка ячейки к передаче осуществляется на уровне AAL1 в три этапа. Прежде всего в поле полезной нагрузки вставляются синхронные кванты данных (например, 1 байт данных за 125 мкс). Затем добавляются поля порядкового номера (Sequence Number — SN) и зашиты порядкового номера (Sequence Number Protection — SNP) с информацией, по которой получающий AAL1 определяет правильность последовательности получения ячеек. Наконец, остаток поля полезной нагрузки заполняется пустыми байтами, чтобы довести размер поля до 48 байтов. Процесс подготовки ячейки к передаче на уровне AAL1 показан на рис. 31.8.

Адаптационные уровни ATM: AAL2

Имеется еще один тип данных, который, как и данные CBR, требует синхронизации, но является пульсирующим по своей природе. Этот тип данных передается с переменной битовой скоростью (Variable Bit Rate — VBR). Обычно такой тип данных генерируется такими службами, как пакетированные речь или видео, которые не имеют постоянной скорости передачи данных, но предъявляют требования, подобные требованиям служб постоянной битовой скорости. Для потоков данных VBR удобен уровень AAL2. Процесс AAL2 использует поле полезной нагрузки ячейки длиной 44 байта и резервирует 4 байта для поддержки AAL2.

Потоки данных VBR делятся на два типа: данные реального времени (VBR-RT) и данные свободного времени (VBR-NRT). Уровень AAL2 поддерживает оба типа потоков данных VBR.

Уровни адаптации ATM: AAL3/4

Уровень AAL3/4 поддерживает передачу данных как с ориентацией на соединение, так и без подтверждения соединения. Он предназначен для провайдеров сетевых служб и тесно связан со скоростной технологией SMDS. AAL3/4 используется для передачи пакетов SMDS по сети ATM.

На уровнях AAL3/4 подготовка ячейки к передаче осуществляется в три этапа. Сначала подуровень сходимости (Convergence Sublayer — CS) создает модуль данных протокола (PDU) путем присоединения в начале или в конце фрейма заго- ловка-тега и добавления в конце поля длины. Затем подуровень сегментации и повторной сборки (Segmentation And Reassembly — SAR) фрагментирует модуль PDU, добавляет к каждому фрагменту PDU заголовок и трейлер CRC-10 для контроля ошибок. В конечном итоге готовый модуль SAR PDU становится информационным полем ячейки ATM, к которому уровень ATM присоединяет стандартный заголовок ATM.

Заголовок AAL3/4 SAR PDU состоит из полей типа, порядкового номера и идентификатора мультиплексирования. Поля типа определяют, является ли ячейка началом, продолжением или концом сообщения, поля порядкового номера определяют последовательность сборки ячеек, а поле идентификатора мультиплексирования определяет, какие ячейки из других источников попали в этот же виртуальный капал (VC), для того, чтобы собрать в источнике только нужные ячейки.

Рис. 31.8. AAL1 подготавливает ячейку к передаче таким образом, чтобы сохранить последовательность ячеек

Уровни адаптации ATM: AAL5

AAL5 является базовым уровнем ATM для данных и поддерживает передачу как с подтверждением соединения, так и без него. Чаще всего он используется для передачи данных, отличных от SMDS, таких как классическая схема IP в ATM и эмуляция LAN (LANE). AAL5 также является простым и эффективным уровнем адаптации, поскольку подуровень SAR просто принимает модуль CS-PDU и делит его на 48-октетные блоки SAR-PDU без резервирования байтов в каждой ячейке.

На уровне AAL5 подготовка ячейки к передаче осуществляется в три этапа. Сначала подуровень CS присоединяет к фрейму некоторое количество пустых байтов-заполнителей и 8-байтовый трейлер. Благодаря байтам-заполнителям образовавшийся модуль PDU всегда соответствует по размеру 48-байтовой ячейке ATM. Трейлер состоит из значения длины фрейма и 32-битового циклического избыточного кода (CRC), рассчитанного для всего модуля PDU. Это позволяет уровню AAL5 обнаруживать при приеме ошибки битов, потерянные ячейки и ячейки, не вошедшие в последовательность. Затем подуровень SAR делит CS- PDU на 48-байтовые блоки. В отличие от AAL3/4, заголовок и трейлер не добавляются, так что сообщения могут чередоваться. В конечном итоге уровень ATM помещает каждый блок в поле полезной нагрузки ячейки ATM. Для всех ячеек, за исключением последней, бит в поле типа полезной нагрузки (Payload Туре — РТ) равен 0; это означает, что ячейка не является последней в группе, образующей один фрейм. Для последней ячейки бит в поле РТ равен 1.

Литература:

Руководство по технологиям объединенных сетей, 4-е издание. : Пер. с англ. — М.: Издательский дом «Вильяме», 2005. — 1040 с.: ил. – Парал. тит. англ.

Вы можете следить за любыми ответами на эту запись через RSS 2.0 ленту. Вы можете оставить ответ, или trackback с вашего собственного сайта.

Оставьте отзыв

XHTML: Вы можете использовать следующие теги: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>

 
Rambler's Top100