16. Технология atm. Коммутация ячеек. Стек протоколов. Уровень адаптацию. Категории услуг.

ATM (Asynchronous Transfer Mode) – сетевая технология, основанная на асинхронной передаче данных по виртуальным каналам в виде ячеек (cell) фиксированного размера (53 байта) с заданным качеством обслуживания.

Взамен устаревшей технологии ISDN было предложено новое поколение сетей - B-ISDN (Broadband ISDN) - широкополосной ISDN. B-ISDN - это цифровые виртуальные каналы, по которым движутся пакеты фиксированной длины (ячейки) со скоростью 155 Mбит/с. В основе B-ISDN предполагается использовать коммутирующую технологию ATM. АТМ - технология с коммутацией пакетов. Переход на коммутацию пакетов – это технологический, принципиальный сдвиг.

АТМ может обеспечить несколько перечисленных ниже возможностей:

– Передачу в рамках одной транспортной системы компьютерного и мультимедийного трафика, чувствительного к задержкам.

– Иерархию скоростей передачи данных, от десятков мегабит до нескольких гигабит в секунду с гарантированной пропускной способностью для ответственных приложений.

– Общие транспортные протоколы для локальных и глобальных сетей.

– Сохранение имеющейся инфраструктуры физических каналов или физических протоколов: Т1/Е1, ТЗ/ЕЗ, SDH STM-n, FDDI.

– Взаимодействие с унаследованными протоколами локальных и глобальных сетей: IP, SNA, Ethernet, ISDN.

Высокие скорости технологии АТМ создают гораздо больше возможностей для служб верхнего уровня. Стандарт АТМ не вводит свои спецификации на реализацию физического уровня.

Коммутация ячеек

ATM-коммутаторы используют принцип пакетной коммутации, ориентируемый на соединение.

Этот принцип заключается в том, что коммутация проводится с буферизацией. Входящий пакет записывает в буфер, анализируется заголовок и на основании этой информации сообщение передается далее. Имеется несколько способов такой передачи (без проверки ошибок, с проверкой ошибок). На рис. 47 показан принцип работы ATM-мультиплексора для иллюстрации различия между мультиплексированием с разделением по времени и ATM-мультиплексированием.

Рисунок 47: Принципы мультиплексирования

При методе ВРК — поток при временном разделении - (Рисунок 47, а) информационный поток периодически последовательно опрашивается в порядке номеров портов. Если имеется информация, то она передается в канал в виде блока информации, занимающего определенную временную позицию. Если информация отсутствует, то этот блок уходит в канал "пусто" либо в канал, заполненный служебной информацией. Достоинством такой системы является минимальная задержка информации, которая определяется циклом опроса.

При пакетной коммутации мультиплексор размещает полученную информацию в одну или несколько очередей (промежуточный буфер) и обслуживает эту очередь в соответствии с заданной стратегией, которая определяет порядок считывания поступивших ячеек. При передаче формируется пакет (в ATM ограниченной длины - 53 байта), в котором передается все сообщение или часть его. Если далее очередь (буфер) пустая, то соединение разъединяется и свободно для другого соединения. Таким образом, этот метод обеспечивает меньшую нагрузку на сеть. Система передачи называется асинхронной потому, что при передаче ячеек она не связана ни с какой синхронизацией кадров, как это происходит в системах с ВРК. Недостатком такой системы является задержка информации при большой нагрузке, связанная с пребыванием в очереди.

Стек протоколов АТМ

Стек протоколов АТМ соответствует нижним уровням семиуровневой модели ISO/OSI и включает уровень адаптации ATM, сам уровень адаптации АТМ и физический уровень. Прямого соответствия между уровнями протоколов технологии АТМ и уровнями моделей OSI нет. Стек протоколов и распределение протоколов по конечным узлам и коммутаторам АТМ показаны на рисунках ниже.

Уровень адаптации ATM

Уровень адаптации АТМ (ATM Adaptation Layer, AAL) представляет собой набор протоколов AAL1 – AAL5, которые преобразуют сообщения протоколов верхних уровней сети ATM в ячейки АТМ нужного формата. Каждый протокол уровня AAL обрабатывает пользовательский трафик определенного класса.

Уровень адаптации состоит из двух подуровней:

Подуровень сегментации и реассемблирования (Segmentation And Reassembly, SAR) является нижним подуровнем AAL. Эта часть не зависит от уровня протокола AAL и занимается разбиением сообщения, принимаемого AAL от протокола верхнего уровня, на ячейки АТМ, снабжением их соответствующим заголовком и передачей уровню ATM для отправки в сеть.

Подуровень конвергенции (Convergence Sublayer, CS) – верхний подуровень AAL, зависит от класса передаваемого трафика. Протокол подуровня конвергенции решает такие задачи, как обеспечение временной синхронизации между передающим и принимающим узлами, контролем и возможным восстановлением битовых ошибок в пользовательской информации, контролем целостности передаваемого пакета компьютерного протокола.

Категории услуг

В общем случае ATM - соединение четко определенных классов, имеющих четко выраженные параметры. ATM-форумы определили 5 классов категорий обслуживания. Первые две категории для установления соединений в реальном масштабе времени и чувствительны к существенным задержкам.

Constant Bit Rate (CBR) - постоянная скорость передачи. Эта категория обслуживания применяется в случае жестких требований к временным параметрам передачи. Это речь, обычные типы видео с постоянной скоростью передачи информации, передача речи с постоянной скоростью.

Real Time Variable Bit Rate (VBRrt) - переменная скорость передачи в реальном масштабе времени. Эта категория обслуживания применяется в случае трафика с переменной битовой скоростью и со строгими требованиями к временным параметрам передачи, таким, как подвижное телевидение. Nonreal Time Variable Bit Rate (VBRnt) - переменная скорость, предназначенная для обслуживания трафика с переменной битовой скоростью, такого как высокоточное телевидение, со строгими требованиями к временным параметрам передачи.

Available Bit Rate (ABR) - доступная скорость передачи; применяется для обслуживания трафика от источников, которые адаптируют свою скорость передачи в ответ на требования сети, передаваемые по цепям обратной связи. Этот тип обслуживания позволяет источнику регулировать свою производительность в соответствии с возможностями сети.

Unspecified Bit Rate - неопределенная скорость передачи. Этот вид обслуживания не гарантирует никакого качества обслуживания. Пиковая скорость ячеек и параметры доставки не устанавливаются. Сетевые ресурсы для передачи такого трафика выделяются "по возможности", т. е. только те, которые свободны в данный момент.