Интегрированные сети ISDN и ATM

Тип 3/4 имеет существенную избыточность (4 байта из 48 на каждый SAR-PDU). По этой причине был введен 5-й тип. Этот уровень обеспечивает канал, ориентированный на соединение, с переменной скоростью обмена ( VBR ) в широковещательном режиме при минимальном контроле ошибок (или вовсе без него). IP-дейтограммы передаются через сети ATM через адаптационный уровень 5 (RFC-1577). Уровень AAL 5 иногда называют SEAL (Simple and Efficient Adaptation Layer — простой и эффективный адаптационный уровень). AAL 5 занимает в наборе протоколов семейства ATM нишу протокола UDP стека TCP/IP. Формат ячейки SAR-PDU 5-го типа показан на рис. 13.21.

Однобайтовое поле, расположенное между полями UU и длина, зарезервировано для использования в будущем. Так как здесь для переноса информации используется заголовок, работа AAL становится зависимой от нижележащего уровня, что является нарушением эталонной модели. Инкапсулироваться в поля данных AAL 5 могут блоки длиной до 2¹⁶-1 октетов (65535). Выполнение операций здесь зависит от того, работает ли система в режиме сообщения или потока. На подуровне конвергенции для передачи протокольного блока данных используется 4-байтовая CRC с образующим полиномом G(x) = x³² + x²⁶ + x²³ + x²² + x¹⁶ + x¹² + x¹¹ + x¹⁰ + x⁸ + x⁷ + x⁵ + x⁴ + x² + x + 1, что обеспечивает высокую надежность корректности доставки.

Рис. 13.21. Формат ячейки SAR-PDU 5-го типа AAL

Рис. 13.21a. Формат сообщения AAL5 субуровня конвергенции

Верхние уровни управления для ATM базируются на рекомендациях CCITT I450/1 (Q.930/1). В случае использования ATM для Интернета значение MTU по умолчанию равно 9180 (RFC-1626), так как фрагментация IP-дейтограмм крайне нежелательна ( AAL ). Работа протоколов TCP/IP поверх ATM описана в документах RFC -1483, -1577, -1626, -1680, -1695, -1754, -1755, -1821, -1926, -1932 (полужирным шрифтом выделены коды документов, являющиеся стандартами Интернета). Ниже на рис. 13.22 показано, как пакеты ATM размещаются в кадрах STM-1 (виртуальный контейнер VC-4).

В STM-1 для передачи ячеек выделяется полоса пропускания

Рис. 13.22. Размещение ATM пакетов в STM-1 кадре

Поток ячеек OAM F5 уровня виртуального канала каких-либо специальных идентификаторов виртуальных путей не использует. В заголовках ячеек потока OAM F5 типа точка-точка в поле типа данных (PT) записывается код 100, а для сегментных потоков виртуальных каналов PT=101. Значения кодов полей тип OAM и тип выполняемой функции приведены в таблице 13.8. Для решения проблем выявления и локализации отказов в сети АТМ используются ячейки AIS (Alarm Indication Signal — аварийный сигнал), RDI/FERF (Remote Defect Indication / Far End Reporting Failure — указатель отказа на удаленном конце), контроля непрерывности (continuity check) и проверки с применением обратной связи (loopback). Для ячеек AIS и RDI поля тип отказа имеет 8 байт (по умолчанию во все октеты записывается 0х6А), а для указателя места отказа выделено 9 байт. Полезная часть поля данных в этих ячейках равна 45 байтам, из них 28 зарезервировано на будущее.

Контроль рабочих характеристик сети АТМ производится без нарушения соединений и без снижения качества обслуживания. Для запуска и остановки процесса измерения служат ячейки типа activation/deactivation.

Субполе неиспользуемые октеты заполняется байтами 0х6А, а субполя блок РМ — кодами 0000. Значения кодов поля идентификатор сообщения приведены в таблице 13.9.

В субполе направление действия заносится код 10 при направлении от А к В и 01 при противоположном направлении. В поле размер записывается код 1000 при длине 1024 ячеек, 0100 — при 512, 0010 — при 256 и 0001 — при 128. Размеры блоков для направлений А —> b и В —> a могут быть и неравными. Мониторинг рабочих параметров может выполняться для А —> b, В —> a или для обоих направлений одновременно.

Пропускная способность сети АТМ (150 Мбит/с) позволяет передавать немногим более 360000 ячеек в секунду, что означает для ATM -переключателя время коммутации менее 2,7 мксек. Реальный переключатель может иметь от 16 до 1024 входных линий, что может означать коммутацию 16-1024 ячеек каждые 2,7 мкс. При быстродействии 622 Мбит/с новая порция ячеек поступает каждые 700 нс. Постоянство длины ячеек упрощает конструкцию ключа. Все АТМ-ключи имеют целью обеспечить коммутацию с минимальной вероятностью потери и исключить возможность изменения порядка следования ячеек.

Приемлемой считается вероятность потери ячейки не более 10 ^-12 . Для большого коммутатора это эквивалентно потере 1-2 ячеек в час.

Уменьшению вероятности потери способствует создание буферов конвейерного типа. Если на вход переключателя приходят две ячейки одновременно, одна из них обслуживается, а вторая ставится в очередь (запоминается в буфере). Выбор ячеек может производиться псевдослучайно или циклически. При этом не должно возникать предпочтений для каких-то каналов. Если в один цикл на вход (каналы 1, 2, 3 и 4) коммутатора пришли четыре ячейки, предназначенные для выходных линий J+2, J, J+2 и J+1 соответственно, то на линии J+2 возникает конфликт. Предположим, что будет обслужена ячейка, поступившая по первой входной линии, а ячейка на входной линии 3 будет поставлена в очередь. В начале следующего цикла на выход попадут три ячейки. Предположим также, что в этот цикл на ходы коммутатора (1 и 3) придут ячейки, адресованные для линий J+3 и J соответственно. Ячейка, адресованная J, будет поставлена в очередь вслед за ячейкой, адресованной J+2. Все эти ячейки будут переданы только на 4-м цикле. Таким образом, попадание в очередь на входе ячейки блокирует передачу последующих ячеек, даже если выходные каналы для их передачи свободны. Чтобы исключить блокировку такого рода, можно организовать очередь не на входе, а на выходе коммутатора. При этом для коммутатора с 1024 входами теоретически может понадобиться 1024 буфера на каждом выходе. Реально число таких буферов значительно меньше. Такая схема АТМ-коммутатора (8*8) показана на рис. 13.23.

Рис. 13.23. Схема переключателя с организацией очередей на выходе

Концентратор выбирает N ячеек для помещения в очередь (предполагается, что максимальная длина очереди может быть равна N ). Если выходной буфер уже заполнен, ячейка может быть потеряна. При построении АТМ-коммутаторов часто используется схема сети с многокаскадными соединениями.

Было время, когда сети АТМ обладали наивысшим быстродействием, что стимулировало адаптацию этого протокола для локальных сетей. И такая модификация ( LANE ) была разработана. LANE осуществляет взаимодействие соединенных посредством АТМ оконечных станций для сегментов LAN. LANE не оказывает воздействия на работу сети АТМ и не требует никаких специальных модификаций протокола. После внедрения FE и тем более GE область использования техники LANE сместилась в область WAN. LANE работает как система "клиент-сервер", ее основная задача — установление соответствия между адресами МАС и АТМ.