Разработка структурной схемы маршрутизатора (стр. 2 из 13)

· подуровень конвергенции управляет адаптацией скорости передачи битов, защитой заголовка, выделением ячейки и адаптацией к структуре физической среды;

· подуровень физической среды отвечает за кодирование, декодирование, скремблирование и адаптацию к среде.

Подуровень, зависящий от физической среды, определяет скорость передачи битового потока через данную физическую среду, а также обеспечивает синхронизацию между передачей и приемом. На этом уровне осуществляется линейное кодирование и, если необходимо, электронно-оптическое и оптоэлектронное преобразование сигналов. В качестве физической среды, используемой для распространения сигнала, чаще всего используется одномодовое или многомодовое оптоволокно.

Подуровень конвергенции с системой передачи определяет порядок передачи ячеек АТМ в битовом потоке и выполняет следующие функции:

· генерацию кадра системы передачи и его восстановление на приеме;

· адаптацию потока ячеек к кадру передачи на передающей стороне и выделение ячеек из кадра на приемной стороне;

· формирование поля контроля ошибок в заголовке на передающей стороне для обнаружение и исправление одиночных ошибок, если это возможно, на приемной стороне;

· согласование скорости ячеек.

В качестве цифровых систем передачи могут использоваться системы передачи синхронной (СЦИ) или плезиохронной (ПЦИ) цифровой иерархии с собственной структурой кадра. Поэтому требуется специальный механизм упаковки ячеек в поле полезной нагрузки кадра систем передачи СЦИ или ПЦИ. Кроме того в интерфейсе - “пользователь - сеть” МСЭ - Т предложена специальная структура, в которой кадр эквивалентен ячейке. Такая система передачи получила название ячеечной. Выделение ячеек - это механизм, позволяющий на приемном конце восстановить границы ячейки. На передающей стороне осуществляется формирование последовательности контроля ошибок в заголовке. Эта последовательность помещается в соответствующее поле заголовка ячейки. На стороне приема значение последовательности контроля ошибок в заголовке пересчитывается и сравнивается. В случае несовпадения ошибка, если это возможно, исправляется, или, в противном случае, ячейка стирается.

Согласование скорости ячеек заключается в том, что если со стороны уровня АТМ поток ячеек меньше пропускной способности системы передачи (СП), то подуровень конвергенции физического уровня на передающей стороне добавляет ячейки, которые не содержат информации, а на стороне приема отбрасывает их. Такие ячейки получили наименование “пустых”.

Адоптация скорости. Скорость передачи битов потока мультиплексированных ячеек, сформированного уровнем АТМ, обычно не равна рабочей скорости передачи битов в физическом звене доступа. Поэтому необходима адаптация скорости, зачастую называемая стаффингом или выравниванием. Различные варианты выполнения этой адаптации могут быть сгруппированы в три основных способа, третий из них в действительности является комбинацией двух первых:

· Для генерации непрерывного потока ячеек в него вводятся пустые ячейки. В случае цикловой системы передачи результирующий поток соответствует нагрузке звена передачи (например, синхронные циклы SDH), тогда как если звено передачи ориентированно на ячейки, он равен общей скорости передачи битов в звене. Этот метод ввода был поддержан МСЕ-Т для широкополосной сети.

· Поток ячеек, напротив, может оставаться прерывистым; этот тип потока в основном встречается в локальных сетях АТМ, которые пока ещё не стандартизованы. Так как интервал между ячейками может быть любой длины, для адаптации скорости передачи битов могут быть введены знаки стаффинга (символы “свободно”). Этот метод используется, например, для передачи ячеек АТМ в инфраструктуре, использующей физический уровень волоконно-оптического распределенного интерфейса данных на скорости 100 Мб/с.

Комбинация двух передающих способов состоит в группировании постоянного числа ячеек в блоки, которые могут содержать пустые ячейки. Интервалы между этими блоками могут быть заполнены переменным числом байтов стаффинга, чтобы гарантировать строгую последовательность блоков через 125 мкс каждый; этот способ используется для передачи ячеек АТМ по каналам плезиохронной цифровой иерархии.

1.3.2 Уровень АТМ

В соответствии с эталонной моделью протоколов уровень АТМ расположен между физическим уровнем и уровнем адоптации АТМ. Форматы ячеек определены в рекомендациях МСЭ-Т I.361 [9]. Ячейка имеет длину 53 байта и содержит два основных поля:

· заголовок (5байт), основная роль которого состоит в обеспечении распознавания ячеек, принадлежащих к одному и тому же соединению, и в их маршрутизации;

· поле данных (48 байт), содержащее полезную нагрузку.

При этом в отличие от У-ЦСИО в Ш-ЦСИО кроме интерфейса “пользователь- сеть” определен также интерфейс “сеть-сеть”. Соответственно имеются два вида ячеек для этих видов интерфейсов. Общий вид ячейки АТМ, а так же структура заголовка ячейки АТМ в интерфейсах “сеть-сеть”, “пользователь – сеть” приведены на рисунке 1.2 [1]

Заголовок ячейки в интерфейсе “пользователь-сеть” имеет следующие поля:

· общего управления потоком (ОУП), длиною 4 бита;

· идентификатора виртуального пути (ИВП), длиною 8 бит;

· идентификатора виртуального канала (ИВК), длиною16 бит;

· типа полезной нагрузки (ТПН), длиною 4 бита;

· приоритета потери ячейки (ППЯ), длиною 1 бит;

· контроля ошибок в заголовке (КОЗ), длиною 8 бит.

Структура заголовка ячейки в сетевом интерфейсе приведена на рисунке 1.2. Все различие состоит в том, что ОУП в сетевом интерфейсе не используется, а биты поля ОУП отданы полю ИВК, длина которого увеличена с 8-ми до 12 бит.

Поле общего управления потоком (ОУП) состоит из 4-х бит и предназначено для управления нагрузкой в соединениях “пользователь-сеть” с целью защиты от перегрузок, как в двухточечных, так и в многоточечных конфигурациях доступа. Поле ОУП используется для контроля нагрузки, создаваемой оконечными устройствами пользователя, но не используется для управления потоком, порождаемого сетью

Поле идентификатора виртуального пути (ИВП) занимает 8 бит в интерфейсе “пользователь-сеть” и 12 бит в сетевом интерфейсе, что расширяет возможности маршрутизации.

Поле идентификатора виртуального канала (ИВК) вместе с полем ИВП составляет маршрутное поле ячейки. Поле ИВК занимает 16 бит как в интерфейсе “пользователь-сеть”, так и в сетевом интерфейсе.

Для определения позиций, используемых для маршрутизации, бит внутри полей ИВП или в поле ИВК, установлены правила:

· биты, используемые в поле ИВП или в поле ИВК, должны быть смежными;

· битовая комбинация всегда должна начинаться с младшего значащего бита соответствующего поля;

· биты, не используемые ни пользователем, ни сетью, не должны устанавливаться на ноль.

Поле типа полезной нагрузки (ТПН) используется для идентификации пользовательских ячеек, ячеек эксплуатации и технического обслуживания (ЭТО) и управления ресурсами (таблица 1.3). Для ячеек, несущих пользовательскую информацию, предусмотрена возможность индикации нагрузки, а также для протокола уровня адаптации АТМ 5-го типа - индикация “пользователь уровня АТМ - пользователю уровня АТМ”.

При наличии перегрузки любой перегруженный сетевой узел может модифицировать значение бита индикации перегрузки с 0 на 1 внутри поля типа полезной нагрузки ячеек пользователя. Это дает возможность информировать получателя о возникновении в сети перегрузки. В свою очередь получатель может информировать об этом пользователя, осуществляющего передачу информации, о необходимости снижения скорости генерации ячеек.

Поле приоритета потери ячейки (ППЯ) используется для указания явного приоритета потери ячейки. Если в поле приоритета записана 1 (ППЯ=1), то данная ячейка может быть сетевым узлом отброшена в случае возникновения перегрузок. Если в поле ППЯ записан 0 (ППЯ=0), то ячейка имеет высокий приоритет и должна быть сохранена.

Приоритет потери ячейки устанавливается пользователем или поставщиком услуг. Ячейки, принадлежащие источникам с постоянной скоростью передачи. Всегда должны иметь приоритет по сравнению с источниками с изменяющейся скоростью передачи.

В свою очередь при передаче ячеек источника с изменяющейся скоростью передачи части ячеек может присваиваться ППЯ=1, а части ППЯ=0. Это позволяет разделить поток на два: на поток, который определяет качество обслуживания (ППЯ=0). И на поток, потеря ячеек которого не очень сказывается на качестве обслуживания (ППЯ=1).

На узлах доступа может осуществляться проверка параметров потока пользователя, а на транзитных узлах - параметров сетевой нагрузки. Если параметры потока будут превышать установленные соглашением, то у части ячеек значение поля приоритета потери ячейки может меняться с 0 на 1. При перегрузках на других узлах эти ячейки могут сбрасываться.

Поле контроля ошибок в заголовке на уровне АТМ не заполняется и не проверяется.

1.3.3 Уровень адаптации АТМ

В соответствии с эталонной моделью протоколов уровень адоптации АТМ расположен между уровнем АТМ и верхними уровнями. Уровень адоптации АТМ предназначен для преобразования трафика пользователя в протокольном блоке данных, для их размещения в поле полезной нагрузки одного или нескольких смежных пакетов АТМ или наоборот. В качестве пользователя может также выступать система управления (С - plane) или менеджмент (М - plane). На уровне АТМ все виды пользовательской информации мультиплексируются, демультиплексируются и транспортируются.

При этом каждый протокол уровня адоптации должен быть приспособлен к определённому классу трафика со своими специфическими характеристиками, определяющими уровень требования к временной и семантической прозрачности сети АТМ.