Интерфейсы АТМ (стр. 1 из 7)

В последнее десятилетиетехнологии передачи данных в компьютерных сетях претерпели очень большиеизменения. Первоначально высокоскоростные центральные магистралипредназначались только для передачи информации между основными серверами.Сейчас это оборудование обладает не только высокой скоростью передачи данных,но имеет множество настраиваемых параметров и дает возможность гибко управлятьресурсами сети. Оно стало наиболее сложной и важной ее частью. Низкоскоростныесистемы, например на основе стандарта 10Base-T, не только тормозят рост сети вцелом, снижают общую производительность, но и ограничивают использование новыхприложений. С другой стороны, современное оборудование обеспечивает высокуюскорость передачи данных, надежность и предусматривает возможности дальнейшегороста и развития.

Центральныемагистрали передачи данных должны удовлетворять двум главным критериям:

Первый- возможность подключения большого количества низкоскоростных клиентов кнебольшому количеству мощных, высокоскоростных серверов.

Второй- приемлемая скорость отклика на запросы клиентов.

Идеальнаямагистраль должна обладать высокой надежностью передачи данных и развитойсистемой управления. Под управлением следует понимать, что магистраль можетбыть сконфигурирована с учетом всех местных особенностей, а надежность еедолжна быть такова, что даже если некоторые ее части выйдут из строя, серверыостанутся доступными.

Модель STM.

ATM являетсяразвитием STM (Synchronous Transfer Mode), технологии передачи пакетных данныхи речи на большие расстояния, традиционно используемой для построениятелекоммуникационных магистралей и телефонной сети. STM представляет собойсетевой механизм с коммутацией соединений, где соединение устанавливаетсяпрежде, чем начнется передача данных, и разрывается после ее окончания. Такимобразом, взаимодействующие узлы захватывают и удерживают канал, пока не сочтутнеобходимым рассоединиться, независимо от того, передают они данные или"молчат". Данные в STM передаются посредством разделения всей полосыканала на базовые трансмиссионные элементы, называемые временными каналами илислотами. Канальные интервалы объединены в цикл передачи, содержащуюфиксированное число каналов, пронумерованных от 1 до N. Каждому слоту ставитьсяв соответствие одно соединение. Каждая из обойм (их тоже может быть несколько -от 1 до М), определяет свой набор соединений. Цикл передачи предоставляет своиканальные интервалы для установления соединения с периодом Т. При этомгарантируется, что в течение этого периода необходимая обойма будет доступна.Параметры N, M и Т определяются соответствующими комитетами по стандартизации иразличаются в Америке и Европе.

В рамкахканала STM каждое соединение ассоциируется с фиксированным номером слота вконкретной обойме. Однажды захваченный слот остается в распоряжении соединенияв течение всего времени существования этого соединения.

Переход на ATM.

Исследованияприменения оптоволоконных каналов в трансокеанских и трансконтинентальныхмасштабах выявили ряд особенностей передачи данных разных типов. В современныхкоммуникациях можно выделить два типа запросов:

критичные к задержкам (например, сигналы телевидения высокойчеткости и звуковая информация);

передачаданных, не очень критичных к задержкам, но не допускающих потерь информации(этот тип передачи, как правило, относится к межкомпьютерным обменам).

Передачаразнородных данных приводит к периодическому возникновению запросов, требующихбольшой полосы пропускания, но при малом времени передачи. Узел, порой, требуетпиковой производительности канала, но происходит это относительно редко,занимая, скажем, одну десятую времени. Для такого вида канала реализуется одноиз десяти возможных соединений, на чем, естественно, теряется эффективностьиспользования канала. В рамках модели STM передача временно неиспользуемый слотдругому абоненту невозможна.

Модель ATMбыла взята на вооружение одновременно AT&T и несколькими европейскимителефонными гигантами. (Кстати, это может привести к появлению сразу двухстандартов на спецификацию ATM.) Главная идея заключалась в том, чтонеобходимости в жестком соответствии соединения и номера слота нет. Достаточнопередавать идентификатор соединения вместе с данными на любой свободный слот,сделав при этом пакет настолько маленьким, чтобы в случае потери утрата легковосполнялась бы. Короткие пакеты весьма привлекательны для телефонных компаний,стремящихся сохранить аналоговые линии STM.

В сети ATMдва узла находят друг друга по виртуальному идентификатору соединения,используемому вместо номеров канальные интервалы и циклы передачи в модели STM.Быстрый пакет передается в такой же слот, как и раньше, но без каких-либоуказаний или идентификатора.

Основныеконцепции АТМ.

Сети странсляцией ячеек.

Идея сети странсляцией ячеек проста: данные передаются по сети небольшими пакетамификсированного размера, называемыми ячейками (cells). В сети Ethernet передачаданных осуществляется большими пакетами переменной длины, которые называюткадрами (frames). Ячейки имеют два важных преимущества перед кадрами.Во-первых, поскольку кадры имеют переменную длину, каждый поступающий кадрдолжен быть буферизован (т.е. сохраняться в памяти), что гарантирует егоцелостность до начала передачи. Поскольку ячейки всегда имеют одну и ту жедлину, они требуют меньшей буферизации. Во-вторых, все ячейки имеют одинаковуюдлину, поэтому они предсказуемы: их заголовки всегда находятся на одном и томже месте. В результате коммутатор автоматически обнаруживает заголовки ячеек иих обработка происходит быстрее.

В сети странсляцией ячеек размер каждой из них должен быть достаточно мал, чтобысократить время ожидания, но достаточно велик, чтобы минимизировать издержки.Время ожидания (latency) - это интервал между тем моментом, когда устройствозапросило доступ к среде передачи, и тем, когда оно получило этот доступ. Сеть,по которой передается восприимчивый к задержкам трафик (например, звук иливидео), должна обеспечивать минимальное время ожидания.

Любоеустройство, подключенное к сети ATM (рабочая станция, сервер, маршрутизатор илимост), имеет прямой монопольный доступ к коммутатору. Поскольку каждое из нихимеет доступ к собственному порту коммутатора, устройства могут посылатькоммутатору ячейки одновременно. Время ожидания становится проблемой в томслучае, когда несколько потоков трафика достигают коммутатора в один и тот жемомент. Чтобы уменьшить время ожидания в коммутаторе, размер ячейки должен бытьдостаточно маленьким; тогда время, которое занимает передача ячейки, будетнезначительно влиять на ячейки, ожидающие передачи.

Уменьшениеразмера ячейки сокращает время ожидания, но, с другой стороны, чем меньшеячейка, тем большая ее часть приходится на "издержки" (то есть наслужебную информацию, содержащуюся в заголовке ячейки), а соответственно, темменьшая часть отводится реальным передаваемым данным. Если размер ячейкислишком мал, часть полосы пропускания занимается впустую и передача ячеекпроисходит длительное время, даже если время ожидания мало.

Сети сустановлением соединения.

Для передачипакетов по сетям ATM от источника к месту назначения источник должен сначалаустановить соединение с получателем. Установление соединения перед передачейпакетов очень напоминает то, как осуществляется телефонный звонок: сначала вынабираете номер, телефон абонента звонит, и кто-то снимает трубку - толькопосле этого вы можете начать говорить.

Прииспользовании других технологий передачи данных, таких как Ethernet и TokenRing, соединение между источником и получателем не устанавливается - пакеты ссоответствующей адресной информацией просто помещаются в среду передачи, аконцентраторы, коммутаторы или маршрутизаторы находят получателя и доставляютему пакеты.

Сети сустановлением соединения имеют один недостаток - устройства не могут простопередавать пакеты, они обязательно должны сначала установить соединение. Однакотакие сети имеют и ряд преимуществ. Поскольку коммутаторы могут резервироватьдля конкретного соединения полосу пропускания, сети с установлением соединениягарантируют данному соединению определенную часть полосы пропускания. Сети безустановления соединения, в которых устройства просто передают пакеты по мере ихполучения, не могут гарантировать полосу пропускания.