Опубликован: 03.05.2012 | Доступ: свободный | Студентов: 2917 / 598 | Оценка: 4.39 / 4.14 | Длительность: 19:41:00
Лекция 10:

Cети ATM

< Лекция 9 || Лекция 10: 12345 || Лекция 11 >
Аннотация: Рассмотрены основные принципы сети и технологии передачи при Асинхронном режиме передачи (ATM). Приводится эталонная модель протоколов широкополосной цифровой сети интегрального обслуживания, определяется назначение всех уровней этой модели. Показан принцип создания виртуального соединения и коммутации через коммутатор ATM.
Ключевые слова: ATM, asynchronous, transfer, mode, ISDN, LAN, broadband, narrow, поток, cell, ячейка, ПО, качество обслуживания, quality, service, плоскость, adaptation, layer, AAL, SDU, Data, информация, передача данных, contract, пользователь, сеть, точка-точка, связь, виртуальное, permanent, virtual connection, PVC, switch, SVC, interface, запрос, NNI, терминал, обмен сообщениями, PMD, physical, бит, кодирование, transmission, convergence, sublayer, SDH, заголовки, интерфейс, поле, индикатор, путь, транзитные узлы, логическое соединение, группа, коммутатор, идентификатор, коммутация, маршрут, класс, входной, порт, значение, таблица, мегабит, время ожидания, доступ, буфер, мультиплексор, очередь, сетевой процессор, матричный коммутатор, HOL, отношение, определение, переполнение, разность, место, задержка передачи, распределение вероятности, функция, площадь, вероятность, диапазон, полоса пропускания, контроль, интервал, скорость передачи, мультиплексирование, параметр, constant bit rate, bit rate, переменная, in-circuit emulator, rate, PCR, delay, CTD, loss, ratio, CLR, SCR, производительность, minimum, MCR, CDV, real, TIME, операторы, ABR, память, CAC, процесс управления, алгоритм, GCRA, generic, algorithm, стратегия безопасности, CDVT, variation, tolerance, priority, MBS, процент, перегрузка, механизмы, closed, loop control, physical medium, flow control, virtual path, virtual channel, vcc, error ratio, CER, maximum burst, MSR, CBR, UPC

Основные принципы построения сети ATM

Исторически разработка принципов ATMасинхронного режима передачи [ 18 ] , [ 20 ] , [ 27 ] , [ 73 ] (Asynchronous Transfer Mode) была связана с развитием ISDN. Такое развитие было обусловлено развитием прикладных задач, например высокоскоростных местных сетей (LAN) и высококачественного телевидения, которые требовали более высоких скоростей, чем те, что предоставляли службы ISDN.

Однако разработка широкополосной цифровой сети интегрального обслуживания (Broadband ISDN — BISDN) привела к созданию метода передачи, который резко отличался от узкополосной ISDN (Narrow ISDN — NISDN), известной как асинхронный режим передачи (Asynchronous Transfer Mode).

ATM объединяет возможности двух технологий — коммутации пакетов и коммутации каналов. ATM преобразует все виды нагрузки в поток ячеек (cell) длиной 53 байта. Как показано на рис. 10.1 , ячейка состоит из 48 байтов полезной нагрузки и 5 байтов заголовка, который позволяет передавать эту ячейку по сети.

Метод ATM ориентирован на соединение с пакетным способом коммутации, который обеспечивает заданное качество обслуживания (QoS - Quality of Service). ATM рассчитана на высокие скорости передачи, а также на различные виды нагрузки: равномерный поток нагрузки, пульсирующая (пачечная) нагрузка и другие промежуточные типы.

ATM-ячейка

Рис. 10.1. ATM-ячейка

Эталонная модель протоколов BISDN

Эталонная модель протоколов BISDN показана на рис. 10.2 . Модель содержит три плоскости: плоскость пользователя (Uplane), плоскость управления (C-plane) и плоскость менеджмента — административного управления (M-plane). Плоскость пользователя (U-plane), включает в себя передачу и прием всех видов данных, обеспечение управления потоком и защиту от ошибок. Она имеет уровневую структуру.

Плоскость управления (C-plane) содержит совокупность протоколов,используемых для сигнализации при установлении, контроле и разъеди- нении соединения. Она имеет уровневую структуру.

Плоскость менеджмента (M-plane) включает в себя две плоскости: административное управление уровнями плоскостей и управление плоскостями.

Функции управления уровнями содержат совокупность протоколов, координирующих:

  • работу C-U плоскостей;
  • распределения сетевых ресурсов;
    Эталонная модель протоколов BISDN

    Рис. 10.2. Эталонная модель протоколов BISDN
  • согласования их с параметрами поступающей нагрузки;
  • координации работ по обработке эксплуатационной информации и технического обслуживания.

Рассмотрим более подробно уровни плоскости пользователя и управления.

Плоскость пользователя имеет три основных уровня для поддержки пользовательских приложений: физический, адаптации ATM, уровень ATM. Уровень адаптации ATM (ATM Adaptation LayerAAL) имеет несколько типов, функции которых определяются различными классами нагрузки пользователя. Уровень адаптации преобразует блоки данных пользователя (SDUService Data Unite) в 48-байтовые блоки, которые переносятся ATM-ячейками. На рис.10.3 показана информация, генерируемая различными приложениями: передача речи, передача данных, передача видео .

Преобразование различной информации на уровне AAL На рисунке показаны источники, порождающие различные типы нагрузки:

Рис. 10.3. Преобразование различной информации на уровне AAL На рисунке показаны источники, порождающие различные типы нагрузки:
  • регулярный поток, который поступает от преобразователя аналоговой информации в цифровые отсчеты(A/D);
  • кадры изображения, которые после сжатия представляют собой пакеты различной длины;
  • поток данных, который представляет собой поток пакетов с пульсирующей длиной.

Задача устройства уровня AAL: преобразовать информацию, разбить на блоки и предоставить для передачи через уровень ATM, который позволяет системе передать все характерные особенности данного приложения (например, тактовые последовательности). Можно отметить, что функции AAL могут размещаться в оконечном оборудовании, а другие функции — выполняться сетью, как это показано на рис. 10.4.

Размещение уровней на плоскости пользователя

Рис. 10.4. Размещение уровней на плоскости пользователя

ATM-уровень занимается только последовательной передачей ATM-ячеек, полученных от уровня AAL, в установленном по сети соединении (установлением соединения занимается плоскость управления). ATM-уровень принимает 48-байтовые блоки информации от AAL и дополняет их 5-байтовым заголовком, формируя ячейку (ATM). Заголовок содержит метку, которая определяет свойства устанавливаемого соединения и используется коммутатором для определения следующего участка пути, а также типа приоритета.

ATM может обеспечить различное качество обслуживания разным соединениям. Это оговаривается до предоставления услуги специальным соглашением между пользователем и поставщиком услуг, которое называется контрактом на услуги (service contract). Пользователь вырабатывает требования, которые определяются предоставляемой им нагрузкой и коэффициентом качества (QoS) при установлении связи. Если сеть может предоставить требуемое качество, то контракт устанавливает гарантированный QoS, пока пользователь выполняет все характеристики установленного трафика. Механизм ведения очереди и расписания в ATM-коммутаторах обеспечивает возможность поставки информации с заданным QoS. Для того чтобы доставить информацию с предписанным QoS, ATM-сети используют механизм наблюдения. Он будет рассмотрен далее.

В соответствии с числом подключаемых пользователей режим ATM поддерживает два типа соединений: "точка-точка" и "точка — много - точек". Связь "точка-точка" может быть однонаправленной или двунап-равленной. В последнем случае для каждого направления может быть установлено свое QoS. Связь " точка — много точек" всегда однонаправ-ленная и устанавливается от одного пользователя ко многим. По времени удержания соединения ATM обеспечивает постоянное виртуальное соединение (Permanent Virtual ConnectionPVC) и коммутируемые виртуальные соединения (Switch Virtual ConnectionSVC). PVC работает как постоянная, арендованная между сторонами пользователей линия. Точки соединения устанавливаются сетевым менеджером.При SVC оконечные точки задаются в момент инициализации вызова по запросу пользователей.

SVC устанавливается посредством процедур обмена сигналами. Исходящий пользователь должен взаимодействовать с сетью с помощью интерфейса "пользователь-сеть" (User-Network Interface — UNI), как это показано на рис. 10.7.

Запрос на установление соединения распространяется по сети и в конечном итоге включает в себя обмен по протоколу UNI между сетью и терминалом пункта назначения.

В пределах одной сети станции взаимодействуют согласно интерфейсу "сеть-сеть" (network-network interface NNI). Станции, которые принадлежат разным сетям, взаимодействуют по интерфейсу широкополосной межсетевой связи (Broad Band Intercarrier Interface — B-ICI). Исходящий терминал и терминал оконечного пункта, так же как станции, участвующие в соединении по сети, обеспечивают своими ресурсами качество обслуживания соединения (QoS).Плоскость управления поддерживает функции сигнализации и управления сетевыми приложениями. Сигнализацию можно рассматривать как одну из прикладных задач, в которой оконечное оборудование и станции обмениваются сообщениями верхнего уровня, необходимыми для установления соединения. Плоскость управления, так же как и плоскость пользователя, имеет три базовых уровня. Уровень адаптации сигнализации для плоскости управления предназначен для того, чтобы обеспечить достоверный обмен сообщениями между ATM-системами .Протоколы высокого уровня для этой плоскости предназначены для поддержки интерфейсов "пользователь-пользователь" (UNI), "сеть-сеть" (NNI), широкополосной межсетевой связи (B-ICI).

Применение ATM-интерфейсов

Рис. 10.5. Применение ATM-интерфейсов

Физический уровень ( рис. 10.6) для обеих рассматриваемых плоскостей разделяется на два подуровня.

Подуровень, зависящий от физической среды (PMDPhysical MediumDependent), нижний из двух подуровней, относится к описанию деталей передачи бит через конкретную среду, таким как линейное кодирование, синхронизация, восстановление формы сигнала, а также к разъемам, и механическим соединениям и т. д.

Подуровень согласования с системой передачи (TCS — Transmission Convergence Sublayer) устанавливает границы ATM-ячеек в потоке бит; генерирует и контролирует контрольную сумму; вставляет и удаляет "свободные" ATM-ячейки в формат, предназначенный для передачи по задан- ной физической среде. Имеется большое число физических уровней, предназначенных для обеспечения различных сетевых сценариев: например, локальных или региональных сетей, учрежденческих сетей. ATM адаптируется для применения в уже существующих стандартах физического уровня, таких как SDH (155,2 Мбит/с), E1 (2,048 Мбит/с) E3(34,4 Мбит/с) E4 (139 Мбит/с) . Для распространения сигнала чаще всего используется волоконно-оптическая линия.

Физический уровень ATM

Рис. 10.6. Физический уровень ATM
< Лекция 9 || Лекция 10: 12345 || Лекция 11 >
Мария Рубежанская
Мария Рубежанская
Россия, Северобайкальск
Иван Луцев
Иван Луцев
Россия, Северобайкальск