Курс лекций "Сетевым технологиям"

В технологии ATM для каждого класса трафика определен набор количественных параметров, которые приложение должно задать. Например, для трафика класса А необходимо указать постоянную скорость, с которой приложение будет посылать данные в сеть, а для трафика класса В — максимально возможную скорость, среднюю скорость и максимально возможную пульсацию. Для голосового трафика можно не только указать на важность синхронизации между передатчиком и приемником, но и количественно задать верхние границы задержки и вариации задержки ячеек.

В технологии ATM поддерживается следующий набор основных количественных параметров:

• Peak Cell Rate (PCR) — максимальная скорость передачи данных;
• Sustained Cell Rate (SCR) — средняя скорость передачи данных;
• Minimum Cell Rate (MCR) — минимальная скорость передачи данных;
• Maximum Burst Size (MBS) — максимальный размер пульсации;
• Cell Loss Ratio (CLR) — доля потерянных ячеек;
• Cell Transfer Delay (CTD) — задержка передачи ячеек;
• Cell Delay Variation (CDV) — вариация задержки ячеек.

Параметры скорости измеряются в ячейках в  секунду, максимальный размер пульсации — в ячейках, а временные параметры — в секундах. Максимальный размер пульсации определяет количество ячеек, которое приложение может передать с максимальной скоростью PCR, если задана средняя скорость. Доля потерянных ячеек является отношением потерянных ячеек к общему количеству отправленных ячеек по данному виртуальному соединению. Так как виртуальные соединения являются дуплексными, то для каждого направления соединения могут быть заданы разные значения

Стек  протоколов ATM

Стек протоколов ATM показан на рис. 2, а распределение протоколов по конечным узлам и коммутаторам ATM — на рис. 3.

Рис. 2. Структура стека протоколов ATM

Рис.3 Распределение протоколов по узлам и коммутаторам сети ATM

Стек  протоколов ATM соответствует нижним уровням семиуровневой модели ISO/OSI и включает уровень адаптации ATM, собственно уровень ATM и физический уровень. Прямого соответствия между уровнями протоколов технологии ATM и уровнями модели OSI нет.

Физический  уровень отправляет и принимает  информацию в виде электрических  или оптических сигналов. На этом уровне происходит преобразование ячеек в  непрерывный поток битов и  обратно, а также используются различные  виды кодирования и декодирования данных.

Уровень ATM определяет путь дальнейшей пересылки ячеек. Он реализует основной принцип передачи АТМ – коммутацию ячеек.

Уровень AAL(ATM Adaptation Layer) – уровень адаптации, определяет интерфейс между сетью АТМ и пользовательским ПО.

Протокол ATM

Протокол  ATM занимает в стеке протоколов ATM примерно то же место, что протокол IP в стеке TCP/IP или протокол LAP-F в стеке протоколов технологии frame relay. Протокол ATM занимается передачей ячеек через коммутаторы при установленном и настроенном виртуальном соединении, то есть на основании готовых таблиц коммутации портов. Протокол ATM выполняет коммутацию по номеру виртуального соединения, который в технологии ATM разбит на две части

• идентификатор виртуального пути (Virtual Path Identifier, VPI)
• и идентификатор виртуального канала (Virtual Channel Identifier, VCI).

Кроме этой основной задачи протокол ATM выполняет ряд функций по контролю за соблюдением трафик-контракта со стороны пользователя сети, маркировке ячеек-нарушителей, отбрасыванию ячеек-нарушителей при перегрузке сети, а также управлению потоком ячеек для повышения производительности сети (естественно, при соблюдении условий трафик-контракта для всех виртуальных соединений).

Поле  Управление потоком (Generic Flow Control, GFC) используется только при взаимодействии конечного узла и первого коммутатора сети. В настоящее время его точные функции не определены.

Поля  Идентификатор виртуального пути (Vitual Path Identifier, VPI) и Идентификатор виртуального канала (Vitual Channel Identifier, VCI) занимают соответственно 1 и 2 байта. Эти поля задают номер виртуального соединения, разделенный на старшую (VPI) и младшую (VCI) части.

Поле  Идентификатор типа данных (Pay load Type Identifier, PTI) состоит из 3 бит и задает тип данных, переносимых ячейкой, — пользовательские или управляющие (например, управляющие установлением виртуального соединения). Кроме того, один бит этого поля используется для указания перегрузки в сети — он называется Explicit Congestion Forward Identifier, EFCI — и играет ту же роль, что бит FECN в технологии frame relay, то есть передает информацию о перегрузке по направлению потока данных.

Поле  Приоритет потери кадра (Cell Loss Priority, CLP) играет в данной технологии ту же роль, что и поле DE в технологии frame relay — в нем коммутаторы ATM отмечают ячейки, которые нарушают соглашения о параметрах качества обслуживания, чтобы удалить их при перегрузках сети. Таким образом, ячейки с полем CLP = 0 являются для сети высокоприоритетными, а ячейки с полем CLP = 1 — низкоприоритетными.

Поле  Управление ошибками в заголовке (Header Error Control, НЕС) содержит контрольную сумму, вычисленную для заголовка ячейки.

Рассмотрим  методы коммутации ячеек ATM на основе пары чисел VPI/VCI. Коммутаторы ATM могут работать в двух режимах — коммутации виртуального пути и коммутации виртуального канала.

• В первом режиме коммутатор выполняет продвижение ячейки только на основании значения поля VPI, а значение поля VCI он игнорирует. Обычно так работают магистральные коммутаторы территориальных сетей. Они доставляют ячейки из одной сети пользователя в другую на основании только старшей части номера виртуального канала, что соответствует идее агрегирования адресов. В результате один виртуальный путь соответствует целому набору виртуальных каналов, коммутируемых как единое целое.
• Для создания коммутируемого виртуального канала в технологии ATM используются протоколы, не показанные на рис. 3. После доставки ячейки в локальную сеть АТМ , ее коммутаторы начинают коммутировать ячейки с учетом как поля VРI, так и с помощью VCI. Но при этом им для коммутации хватает только  младшей части номера виртуального соединения. Этот режим и называется режимом коммутации канала.

Формат  ячеек протокола ATM представлен на рис. 4.

Рис. 4. Формат ячейки ATM

Выводы

• Технология  ATM является дальнейшим развитием идей предварительного резервирования пропускной способности виртуального канала, реализованных в технологии frame relay.
• Технология ATM поддерживает основные типы трафика, существующие у абонентов разного типа: трафик с постоянной битовой скоростью CBR, характерный для телефонных сетей и сетей передачи изображения, трафик с переменной битовой скоростью VBR, характерный для компьютерных сетей, а также для передачи компрессированного голоса и изображения.
• Для каждого типа трафика пользователь может заказать у сети значения нескольких параметров качества обслуживания — максимальной битовой скорости PCR, средней битовой скорости SCR, максимальной пульсации MBS, а также контроля временных соотношений между передатчиком и приемником, важных для трафика, чувствительного к задержкам.
• Технология ATM сама не определяет новые стандарты для физического уровня, а пользуется существующими. Основным стандартом для ATM является физический уровень каналов технологий SONET/SDH и PDH.