Интерфейсы АТМ (стр. 2 из 7)
Сети сустановлением соединения также могут гарантировать определенное качествообслуживания (Quality of Service - QoS), т.е. некоторый уровень сервиса,который сеть может обеспечить. QoS включает в себя такие факторы, какдопустимое количество потерянных пакетов и допустимое изменение промежуткамежду ячейками. В результате сети с установлением соединения могутиспользоваться для передачи различных видов трафика - звука, видео и данных -через одни и те же коммутаторы. Кроме того, сети с установлением соединениямогут лучше управлять сетевым трафиком и предотвращать перегрузку сети("заторы"), поскольку коммутаторы могут просто сбрасывать тесоединения, которые они не способны поддерживать.
Коммутируемыесети.
В сети ATMвсе устройства, такие как рабочие станции, серверы, маршрутизаторы и мосты,подсоединены непосредственно к коммутатору. Когда одно устройство запрашиваетсоединение с другим, коммутаторы, к которым они подключены, устанавливаютсоединение. При установлении соединения коммутаторы определяют оптимальныймаршрут для передачи данных - традиционно эта функция выполняетсямаршрутизаторами.
Когдасоединение установлено, коммутаторы начинают функционировать как мосты, простопересылая пакеты. Однако такие коммутаторы отличаются от мостов одним важнымаспектом: если мосты отправляют пакеты по всем достижимым адресам, токоммутаторы пересылают ячейки только следующему узлу заранее выбранногомаршрута.
Коммутация всети Ethernet может быть сконфигурирована таким образом, что все рабочиестанции окажутся подключенными непосредственно к коммутатору. В такойконфигурации коммутация в Ethernet похожа на коммутацию в сети ATM: каждоеустройство осуществляет прямой монопольный доступ к порту коммутатора, которыйне является устройством совместного доступа.
Однакокоммутация ATM имеет ряд важных отличий от коммутации Ethernet. Посколькукаждому устройству ATM предоставляется непосредственный монопольный доступ кпорту коммутатора, то нет необходимости в сложных схемах арбитража дляопределения того, какое из этих устройств имеет доступ к коммутатору.
ATM-коммутациятакже отличается от коммутации Ethernet тем, что коммутаторы ATM устанавливаютсоединение между отправителем и получателем, а коммутаторы Ethernet - нет.Кроме того, коммутаторы ATM обычно являются не блокирующими; это означает, чтоони минимизируют "заторы", передавая ячейки немедленно после ихполучения. Чтобы получить возможность немедленной пересылки всех поступающихячеек, не блокирующий коммутатор должен быть оснащен чрезвычайно быстрыммеханизмом коммутации и иметь достаточно большую пропускную способностьвыходных портов.
Архитектура АТМ.
Эталоннаямодель протоколов АТМ.
Место ATM всемиуровневой модели OSI - где-то в районе уровняпередачи данных. Правда, установить точное соответствие нельзя, поскольку ATMсама занимается взаимодействием узлов, контролем прохождения и маршрутизацией,причем осуществляется это на уровне подготовки и передачи пакетов ATM.
Рис. 1 Различие модели ATM от модели OSI.
Модельпротоколов АТМ как и многоуровневая модель протоколов OSI, описываетвзаимодействие двух компьютеров в сети, процедуры связи двух оконечных системпосредством АТМ - коммутаторов. Ключевыми уровнями в данной модели являютсяфизический уровень (PL - Physical Layer), уровень АТМ (ATM Layer) и уровеньадаптации АТМ (AAL - ATM Adaptation Layer).
Та частьмногоуровневой архитектуры АТМ, которая используется для передачи данных междудвумя оконечными системами или двумя пользователями, называется слойпользователя (User Plane).
Слой контроля(Control Plane) определяет протоколы более высокого уровня, обеспечивающиепередачу сигнала АТМ, а слой управления (Management Plane) обеспечивает управлениеАТМ - узлом и состоит из двух частей:
модуляуправления слоями (Plane Management); модуляуправления уровнями (Layer Management).Модульуправления слоями управляет всеми остальными слоями, а модуль управленияуровнями отвечает за управление всеми уровнями модели АТМ.
Рис. 2 Модель протоколов АТМ.
Физическийуровень.
Хотяфизический уровень и не является частью спецификации ATM, он учитываетсямногими стандартизующими комитетами. В основном, в качестве физического уровнярассматривается спецификация SONET (Synchronous Optical Network)
-американскийстандарт на высокоскоростную передачу данных. Определены четыре типастандартных скоростей обмена: 51, 155, 622 и 2400 Мбит/сек, соответствующихмеждународной иерархии цифровой синхронной передачи (SDH - Synchronous DigitalHierarchy).
SDH специфицирует,каким образом данные фрагментируются и передаются синхронно по оптоволоконнымканалам, не требуя при этом синхронизации каналов и тактовых частот всех узлов,участвующих в процессе передачи и восстановления данных.
Как в моделиATM, так и в модели OSI стандарты для физического уровня устанавливают, какимобразом биты должны проходить через среду передачи. Точнее говоря, стандартыATM для физического уровня определяют, как получать биты из среды передачи,преобразовывать их в ячейки и посылать эти ячейки уровню ATM.
Стандарты ATMдля физического уровня также описывают, какие кабельные системы должныиспользоваться в сетях ATM и с какими скоростями может работать ATM при каждомтипе кабеля. Изначально ATM Forum установил скорость DS3 (45 Мбит/с) и болеевысокие. Однако реализация ATM со скоростью 45 Мбит/с применяется главнымобразом провайдерами услуг WAN. Другие же компании чаще всего используют ATM соскоростью 25 или 155 Мбит/с.
УровеньАТМ.
В модели OSIстандарты для канального уровня описывают, каким образом устройства могутсовместно использовать среду передачи и гарантировать надежное физическоесоединение. Стандарты для уровня ATM регламентируют передачу сигналов,управление трафиком и установление соединений в сети ATM. Функции передачи сигналови управления трафиком уровня ATM подобны функциям канального уровня модели OSI,а функции установления соединения ближе всего к функциям маршрутизации, которыеопределены стандартами модели OSI для сетевого уровня.
Стандарты дляуровня ATM описывают, как получать ячейку, сгенерированную на физическомуровне, добавлять 5-байтный заголовок и посылать ячейку уровню адаптации ATM.Эти стандарты также определяют, каким образом нужно устанавливать соединение стаким качеством сервиса (QoS), которое запрашивает ATM-устройство или конечнаястанция.
Стандартыустановления соединения для уровня ATM определяют виртуальные каналы ивиртуальные пути. После того как соединение установлено, коммутаторы междуконечными станциями получают адресные таблицы, содержащие сведения о том, куданеобходимо направлять ячейки. В них используется следующая информация: адреспорта, из которого приходят ячейки; специальные значения в заголовках ячейки,которые называются идентификаторами виртуального канала (VCI - Virtual CircuitIdentifier) и идентификаторами виртуального пути (VPI - Virtual PathIdentifier). Адресные таблицы также определяют, какие VCI и VPI коммутатордолжен включить в заголовки ячеек перед тем как их передать.
Формат данных.
Пакет ATM,определенный специальным подкомитетом ANSI, должен содержать 53 байта: 5 байтовзанято заголовком, остальные 48 - содержательная часть пакета.
Рис. 3 Строение ячейки АТМ.
На рисунке 4показаны поля заголовка АТМ - ячеек, имеющих интерфейс пользователя с сетью (UNI - User-to-Network Interface) и интерфейс между сетями (NNI - Network-to-Node Interface илиNetwork-to-Network Interface).
Поле общегоуправления потоком (GFC - Generic Flow Control) состоит из 4 бит и используетсятолько в UNI для управления трафиком и предотвращения перегрузки. Для NNI этополе не определено, а его биты используются для расширения поля идентификаторавиртуальных путей.
Рис. 4 Типы заголовков пакета данных в АТМ.
Поле VPIиспользуется для обозначения виртуальных путей и состоит из: 8 битов в UNI и 12битов в NNI. Это поле еще не определено ни C 1992г.ITU-T,ни организацией ATM Forum.
Полеидентификатора виртуального канала состоит из 16 битов. Значения полей VPI иVCI устанавливаются конечными устройствами при запрашивании соединения.
Полеидентификатора полезной нагрузки (PTI - Payload Type Identification) состоит из3 битов и используется для обозначения типа полезной нагрузки ячейки, а такжедля обозначения управляющих процедур. В спецификациях, находящихся в стадииразработки, ATM Forum собирается выделить первый бит для обозначенияперегрузки, второй бит для управления сетью, а третий - для индикации ошибки.
Признак потериприоритета ячейки (CLP - Cell Loss Priority) - это 1 бит, который определяетвозможность потери ячейкой своего приоритета. Если ячейку можно отбросить из-заперегрузки, этот бит устанавливается в 1; если на коммутаторе возникаетперегрузка, он выбрасывает все ячейки, у которых этот бит установлен. Врезультате при перегрузке сети приоритет отдается определенным типам ячеек,переносящим, например, видеоинформацию.