Подякувати Студентському архіву довільною сумою
Admin
26.02.2023 12:38
Дякуємо, що користуєтесь нашим архівом!
ATM, FRAME RELAY
Інформація про навчальний заклад
ВУЗ:
Інші
Інститут:
ІКТА
Факультет:
УІ
Кафедра:
Не вказано
Інформація про роботу
Рік:
2024
Тип роботи:
Конспект лекцій
Предмет:
Комп’ютерні мережі та комунікації
Частина тексту файла (без зображень, графіків і формул):
Технології ATM:
Мережа ATM має зіркоподібну топологію. Мережа ATM будується на основі одного або декількох комутаторів, що є невід'ємною частиною, даної комунікаційної структури.
Висока швидкість передачі і надзвичайно низька імовірність помилок у волоконно-оптических системах висувають на перший план задачу створення високопродуктивних систем комутації на основі стандартів ATM.
Найпростіший приклад такої мережі - один комутатор, що забезпечує комутацію пакетів, даних і трохи оконечньїх пристроїв .
ATM - це метод передачі інформації між пристроями в мережі маленькими пакетами фіксованої довжини, названими осередками (cells). Фіксація розмірів осередку має ряд істотних переваг у порівнянні з пакетами перемінної довжини.
По-перше, осередку фіксованої довжини вимагають мінімальної обробки при операціях маршрутизації в комутаторах. Це дозволяє максимально спростити схемні рішення комутаторів при високих швидкостях комутації.
По-друге, усі види обробки осередків у порівнянні з обробкою пакетів перемінної довжини значно простіше, тому що відпадає необхідність в обчисленні довжини осередку .
По-третє, у випадку застосування пакетів перемінної довжини передача довгого пакета даних могла б викликати затримку видачі в лінію пакетів з мовою або відео, що привело б до їхнього перекручування.
Модель ATM має четьірехуровневую структуру. Розрізняють кілька рівнів: користувальницький (User Layer) - включає рівні, починаючи з мережного і вище (IPX/SPX або TCP/IP);
адаптації (ATM Adaptation Layer - AAL); ATM (ATM Layer);
Користувальницький рівень забезпечує створення повідомлення, що повинне бути передане в мережу ATM і відповідним чином перетворено.
Рівень адаптації (AAL) забезпечує доступ користувальницьких додатків до коммутирующим пристроїв ATM. Даний рівень формує стандартні Атм-ячейки і передає їхній передає них на рівень ATM для наступної обробки.
Фізичний рівень забезпечує передачу осередків через різноманітні комутаційні середовища . Даний рівень складається з двох подуровней -подуровня перетворення передачі, що реалізує різні протоколи передачі по фізичних лініях, і подуровня адаптації до середовища передачі.
Оконечньїе пристрою ATM - мережі , що підключаються до комутаторів через інтерфейс, називаний UNI - інтерфейс користувача з мережею . UNI може бути інтерфейсом між робочою станцією, ПК, АТС, маршрутизатором, або яким завгодно "чорною шухлядою" і Атм-коммутатором.
Системна архітектура мережі АТМ
Хоча технологія АТМ не цілком відповідає еталонній моделі OSI, проте вона також використовує ідеологію побудови відкритих систем. По-перше, функції кожного з рівнів можуть розширюватись, не впливаючи на функції суміжних рівнів. По-друге, взаємодія між рівнями залишається простою і прозорою незалежно від функціонального наповнення того чи іншого рівня. І нарешті, міжрівнева взаємодія стеків на віддалених пристроях відбувається симетрично (рівень однієї системи взаємодіє з таким самим рівнем іншої системи). Багаторівневий підхід також дає можливість всі функції й протоколи технології АТМ звести до загальної моделі, якої дотримуються виробники і яка є зрозумілою користувачам.
Модель АТМ запозичила чотири верхніх рівні еталонної моделі OSI без змін. Але, починаючи з мережевого рівня і нижче, у моделі АТМ використовується дещо інший підхід до поділу рівнів. На рис. 1.13 показано спрощену схему трьох нижніх рівнів моделі АТМ, які відповідають фізичному, канальному і мережевому рівням моделі OSI.
/
Рис. 1.13. Три нижні рівні моделі АТМ
Як видно з рис. 1.13, обробка інформації користувачем відокремлена від процесів обробки службової інформації. Ще однією характерною рисою технології АТМ є відсутність чіткої межі між рівнем адаптації АТМ і рівнем АТМ. Деякі функції рівня адаптації АТМ виконуються на рівні АТМ. Модель АТМ, зображена на рис. 1.13, демонструє її відповідність моделі OSI, і тому описує модель АТМ тільки з цього погляду. Для більш повного її опису, як правило, використовується так звана тривимірна модель АТМ (рис. 1.14).
Архітектура АТМ базується на тривимірній моделі B-ISDN, що складається з трьох площин, а саме площини управління, площини користувача і площини менеджменту. Ці три площини зв’язують фізичний рівень, рівень АТМ, рівень адаптації АТМ і вищі рівні у вигляді одного рівня.
Площина управління відповідає за встановлення, закриття та відстеження з’єднань. Для цього площина виконує функції сигналізації, адресації й маршрутизації. Щоб створити віртуальне з’єднання, потрібно вказати адресу відправника і одержувача. Крім того, мають бути вироблені чіткі механізми визначення маршруту з’єднання.
Схема адресації має забезпечувати унікальність і автоматичний розподіл адрес, оптимальність використання адресного простору, масштабованість та простоту використання.
Площина користувача забезпечує передачу інформації користувача. Враховуючи, що це можуть бути як дані, так і аудіо- або відеоінформація, функціональне навантаження на площину користувача досить велике. Ця площина відповідає за захист даних від помилок, здійснює контроль і керування потоком даних тощо. На вищому рівні площини користувача розташовуються всі протоколи обміну даними. Ці протоколи не залежать від рівня АТМ і рівня адаптації АТМ. Деякі з цих протоколів розглянемо далі.
/
Рис. 1.14. Тривимірна модель АТМ
Площина менеджменту забезпечує спільну роботу площини управління і площини користувача. Вона виконує два завдання: керує площинами і керує рівнями. Керування площинами дає змогу одержати єдину систему з єдиним описом, а керування рівнями забезпечує надання окремими рівнями ресурсів, потрібних у кожному конкретному випадку. Система керування рівнями має чітко описані схеми взаємодії з фізичним рівнем, рівнем АТМ, рівнем адаптації АТМ і вищими рівнями. Керування рівнями відповідає за мережеве керування, яке виконує такі основні функції: відновлення після перевантаження, керування продуктивністю, конфігурування, збирання статистичних даних і забезпечення безпеки мережі.
Комірки АТМ
У технології АТМ для передачі даних і службової інформації використовуються невеликі (53 байти) пакети фіксованої довжини, які називаються комірками (cells). При фіксованому розмірі комірки відрізняються за сферою використання, маючи у кожному конкретному випадку унікальний формат. Оскільки довжина комірки є набагато меншою за довжину типового кадру, комутацію й передачу комірки можна здійснити значно швидше, ніж кадру. Проте занадто малий її розмір також неприпустимий. Тому розмір 53 байти є певним компромісом між бажанням зменшити затримку під час комутації і збільшити поле даних. Байти комірки застосовуються так: 5 байтів займає заголовок, 48 байтів відведено під поле даних. Поля заголовка містять інформацію для визначення якості передачі, адресну і контрольну інформацію. Мережеві пристрої АТМ використовують поле заголовка для комутації комірок у потрібному напрямі.
Поле даних комірки містить корисну інформацію, яка передається мережею. Класифікують комірки за однією з ознак, зокрема, класифікацію можна проводити за приналежністю до інтерфейсів мережі АТМ. Існує два різних формати комірок: один для UNI, другий — для NNI. Відмінність між цими форматами полягає у тому, що 4 біти керування потоком (GFC — Generic Flow Control) у заголовку комірки UNI в інтерфейсі NNI застосовуються для ідентифікації віртуального з’єднання.
Комірки UNI-формату використовуються для взаємодії абонентів, при формуванні запиту на встановлення з’єднання від відправника до комутатора і для обробки трафіка, який спрямовується через установлене з’єднання. Заголовок комірки формату UNI показано на рис. 11.3.
/
Рис. 11.3. Заголовок комірки формату UNI, де:
GFC – поле загального керування потоком; VPI – ідентифікатор віртуального шляху; VCI – ідентифікатор віртуального каналу; PT – вміст комірки;
CLP – пріоритет втрати комірки; HEC – контроль за помилками
Він містить такі поля.
GFC (Generic Flow Control). Поле загального керування потоком. Ці 4 біти мають значення тільки при взаємодії кінцевого пристрою із сусіднім комутатором АТМ і використовуються для контролю навантаження на з’єднання.
VPI (Virtual Path Identifier). Ідентифікатор віртуального шляху.
VCI (Virtual Channel Identifier). Ідентифікатор віртуального каналу.
РТ (Payload Type). Ці три біти передають вміст комірки: користувацькі дані, інформація для керування трафіком або дані формату інформаційного потоку ОАМ — протоколу керування потоками інформації про експлуатацію і технічне обслуговування.
CLP (Cell Loss Priority). Пріоритет втрати комірки. Це поле складається з одного біта, який указує, чи можуть комутатори відкинути цю комірку (CLP = 1), чи мають ретранслювати її далі (CLP = 0) як таку, що має високий пріоритет. Це поле визначає прийнятний рівень втрати комірок. Комірки з полем CLP = 1 можна розглядати як «порушників угоди» щодо якості обслуговування. Це поле також показує, які комірки можуть бути видалені за перевантаження мережі.
НЕС (Header Error Control). Використовується на фізичному рівні АТМ для виявлення та виправлення бітових помилок у заголовку комірки. Без такого захисту можливе порушення адресації, унаслідок чого комірки можуть бути перенаправлені іншому одержувачеві і вміщені у кадр, що ним збирається. Ці «чужі» комірки спричинять помилку в кадрі, що призведе до його повного видалення. Функції виправлення помилок на вищих рівнях потребують повторної передачі кадру, що спричинить додаткове навантаження мережі. Це поле дає можливість виправляти одну бітову помилку і виявляти кілька помилкових бітів.
Комірки формату NNI (рис. 11.4) є ідентичними коміркам формату UNI, проте їх заголовки дещо відрізняються. Заголовок формату UNI містить поля GFC і VPI, а заголовок формату NNI — тільки VPI; це необхідно для підтримання більшої кількості віртуальних шляхів.
/
Рис. 11.4. Заголовок комірки формату NNI, де:
VPI – ідентифікатор віртуального шляху; VCI – ідентифікатор віртуального каналу;
PT – вміст комірки; CLP – пріоритет втрати комірки; HEC – контроль за помилками
Лекція 11. Мережа АТМ.
11.1. Основні принципи технології АТМ
Мережі, побудовані на базі технології АТМ, складаються з чотирьох основних фізичних компонентів: кінцевих станцій, комутаторів АТМ, граничних пристроїв та каналів зв’язку (рис. 11.1).
/
Рис. 11.1. Структура мережі на базі технології АТМ, де:
КСт – кінцева станція; Км – комутатор АТМ; Гп – граничний пристрій
Кінцева станція є однією з кінцевих точок у віртуальному з’єднанні. Кінцевою може бути як робоча станція, так і сервер. Комутатор АТМ має кілька фізичних портів, за допомогою яких зв’язується з іншими комутаторами або кінцевими станціями через фізичні канали зв’язку. Він також використовує службову інформацію (сигналізацію) для встановлення з’єднання, підтримки його у працездатному стані й закриття. Комутатор ухвалює рішення про можливість встановлення віртуального з’єднання з певними вимогами до якості обслуговування без негативного впливу на інші, вже існуючі, з’єднання. Комутатор стежить за трафіком і перевіряє дотримання умов, що ставляться до з’єднання.
Граничним пристроєм називається пристрій, розташований між мережами різного типу. З одного боку, такий пристрій відіграє роль кінцевої станції АТМ, а з іншого — виконує функції мосту для передачі даних між мережею АТМ та іншими мережами.
Стандарт АТМ визначає кілька інтерфейсів взаємодії між сусідніми об’єктами. Об’єктом у цьому разі може бути кінцева станція, що підключається до мережі АТМ, граничний пристрій (наприклад, комутатор ATM/LAN), комутатор мережі АТМ або окрема мережа АТМ. Загальну структуру мережі АТМ із зазначенням інтерфейсів показано на рис. 11.2.
UNI (User-to-Network Interface), тобто інтерфейс користувач-мережа, визначає взаємодію пристрою з комутатором. Логічно цей інтерфейс означає відстань між кінцевим пристроєм АТМ (наприклад, станцією) і мережею АТМ, при цьому найближчий сполучений з пристроєм комутатор є точкою входу до мережі. Існують дві версії UNI — UNI 3.0 і UNI 3.1, які практично ідентичні, за винятком того, що версія 3.1 ґрунтується на останній версії специфікації передачі сигналів ITU (International Telecommunications Union — Міжнародного союзу телекомунікації). Це призвело до несумісності двох версій специфікації UNI. Проте більшість комутаторів АТМ підтримують обидва інтерфейси.
Загалом можна сказати, що UNI:
визначає всі параметри з’єднання між кінцевим пристроєм і комутатором АТМ;
визначає процедури мультиплексування і демультиплексування даних;
підтримує сигналізацію між кінцевою станцією і комутатором АТМ для встановлення комутованого віртуального з’єднання;
керує трафіком між кінцевою станцією і комутатором АТМ;
визначає адресацію кінцевих пристроїв.
/
Рис. 11.2. Загальна структура мережі АТМ із зазначенням інтерфейсів, де:
КСт – кінцева станція; Км – комутатор АТМ; Гп – граничний пристрій
Існує два типи UNI: Private (приватний) UNI і Public (загальний) UNI. Приватний UNI є інтерфейсом між пристроєм приватної частини й комутатором АТМ, а загальний UNI визначає інтерфейс між пристроєм і комутатором у мережі загального користування.
Приватний NNI (PNNI — Private Network-to-Network Interface) визначає інтерфейс між сусідніми комутаторами у приватній мережі АТМ. Загальний NNI (Public NNI) — це інтерфейс між двома комутаторами у мережі АТМ загального користування.
FUNI (Frame User-to-Network Interface) «визначає» спосіб підключення до мережі АТМ устаткування, яке працює у режимі ретрансляції кадрів.
Інтерфейс обміну даними (DXI — Data eXchange Interface) з’ясовує взаємодію між маршрутизатором і пристроєм вводу даних (DSU — Digital Service Unit), який підтримує технологію АТМ. Завдяки цьому стає можливим об’єднання на пристроях DSU різних видів трафіка і підтримка якості обслуговування у мережах АТМ.
B-ICI (Broadband Inter-Carrier Interface) дає можливість будь-якому користувачеві у мережі АТМ викликати будь-якого іншого користувача, навіть якщо той працює у мережі іншої організації. Інакше кажучи, цей інтерфейс дозволяє двом сусіднім мережам АТМ загального користування взаємодіяти одна з одною і надавати послуги своїм користувачам.
Комірки АТМ
У технології АТМ для передачі даних і службової інформації використовуються невеликі (53 байти) пакети фіксованої довжини, які називаються комірками (cells). При фіксованому розмірі комірки відрізняються за сферою використання, маючи у кожному конкретному випадку унікальний формат. Оскільки довжина комірки є набагато меншою за довжину типового кадру, комутацію й передачу комірки можна здійснити значно швидше, ніж кадру. Проте занадто малий її розмір також неприпустимий. Тому розмір 53 байти є певним компромісом між бажанням зменшити затримку під час комутації і збільшити поле даних. Байти комірки застосовуються так: 5 байтів займає заголовок, 48 байтів відведено під поле даних. Поля заголовка містять інформацію для визначення якості передачі, адресну і контрольну інформацію. Мережеві пристрої АТМ використовують поле заголовка для комутації комірок у потрібному напрямі.
Поле даних комірки містить корисну інформацію, яка передається мережею. Класифікують комірки за однією з ознак, зокрема, класифікацію можна проводити за приналежністю до інтерфейсів мережі АТМ. Існує два різних формати комірок: один для UNI, другий — для NNI. Відмінність між цими форматами полягає у тому, що 4 біти керування потоком (GFC — Generic Flow Control) у заголовку комірки UNI в інтерфейсі NNI застосовуються для ідентифікації віртуального з’єднання.
Комірки UNI-формату використовуються для взаємодії абонентів, при формуванні запиту на встановлення з’єднання від відправника до комутатора і для обробки трафіка, який спрямовується через установлене з’єднання. Заголовок комірки формату UNI показано на рис. 11.3.
/
Рис. 11.3. Заголовок комірки формату UNI, де:
GFC – поле загального керування потоком; VPI – ідентифікатор віртуального шляху; VCI – ідентифікатор віртуального каналу; PT – вміст комірки;
CLP – пріоритет втрати комірки; HEC – контроль за помилками
Він містить такі поля.
GFC (Generic Flow Control). Поле загального керування потоком. Ці 4 біти мають значення тільки при взаємодії кінцевого пристрою із сусіднім комутатором АТМ і використовуються для контролю навантаження на з’єднання.
VPI (Virtual Path Identifier). Ідентифікатор віртуального шляху.
VCI (Virtual Channel Identifier). Ідентифікатор віртуального каналу.
РТ (Payload Type). Ці три біти передають вміст комірки: користувацькі дані, інформація для керування трафіком або дані формату інформаційного потоку ОАМ — протоколу керування потоками інформації про експлуатацію і технічне обслуговування.
CLP (Cell Loss Priority). Пріоритет втрати комірки. Це поле складається з одного біта, який указує, чи можуть комутатори відкинути цю комірку (CLP = 1), чи мають ретранслювати її далі (CLP = 0) як таку, що має високий пріоритет. Це поле визначає прийнятний рівень втрати комірок. Комірки з полем CLP = 1 можна розглядати як «порушників угоди» щодо якості обслуговування. Це поле також показує, які комірки можуть бути видалені за перевантаження мережі.
НЕС (Header Error Control). Використовується на фізичному рівні АТМ для виявлення та виправлення бітових помилок у заголовку комірки. Без такого захисту можливе порушення адресації, унаслідок чого комірки можуть бути перенаправлені іншому одержувачеві і вміщені у кадр, що ним збирається. Ці «чужі» комірки спричинять помилку в кадрі, що призведе до його повного видалення. Функції виправлення помилок на вищих рівнях потребують повторної передачі кадру, що спричинить додаткове навантаження мережі. Це поле дає можливість виправляти одну бітову помилку і виявляти кілька помилкових бітів.
Комірки формату NNI (рис. 11.4) є ідентичними коміркам формату UNI, проте їх заголовки дещо відрізняються. Заголовок формату UNI містить поля GFC і VPI, а заголовок формату NNI — тільки VPI; це необхідно для підтримання більшої кількості віртуальних шляхів.
/
Рис. 11.4. Заголовок комірки формату NNI, де:
VPI – ідентифікатор віртуального шляху; VCI – ідентифікатор віртуального каналу;
PT – вміст комірки; CLP – пріоритет втрати комірки; HEC – контроль за помилками
11.2. Віртуальні канали і віртуальні шляхи
Для передачі даних між двома вузлами АТМ потрібно встановити віртуальне з’єднання. За своєю суттю така організація передачі інформації близька до віртуальних каналів, які застосовуються у мережах стандарту Х.25. Основна відмінність полягає у тому, що віртуальні канали утворюються на мережевому рівні і безпосередньо не зв’язуються із сеансами обміну інформацією між джерелом і одержувачем інформації. При цьому елементами адресації є адреси відправника і одержувача інформації , на канальному рівні додатково використовуються адреси суміжних вузлів. Усе це значно збільшує довжину заголовка. У разі передачі даних мережами АТМ у заголовку комірки вказується тільки номер віртуального з’єднання, що істотно менше порівняно із завданням адрес одержувача і відправника інформації. При цьому велике навантаження лягає на комутатори АТМ, які використовуються для взаємодії кінцевих пристроїв і елементів мережі передачі даних. Комутатори АТМ містять таблиці комутації, в які записуються номери портів та ідентифікатори з’єднань, наявних у заголовку кожної комірки. Ці таблиці відіграють основну роль у встановленні віртуального з’єднання. Комутатор обробляє інформацію комірок, що надходять, базуючись на ідентифікаторах віртуального з’єднання в їхньому заголовку. Висока швидкість передачі інформації у мережі АТМ, порівняно з мережами стандарту Х.25, досягається також завдяки скороченню до мінімуму кількості процедур обробки інформації у комутаторах.
У стандартах, визначених Форумом АТМ, логічне з’єднання, встановлене між двома кінцевими станціями АТМ, називається з’єднанням через віртуальний канал (VCC — Virtual Channel Connection). Віртуальний канал — це односпрямоване з’єднання для передачі комірок із єдиним ідентифікатором. Створюваний віртуальний канал одержує ідентифікатор віртуального каналу (VCI — Virtual Channel Identifier), який використовується пристроєм, що бере участь у процесі передачі даних, для визначення напрямку комутації комірок цього віртуального каналу. Інакше кажучи, ідентифікатор використовується комутаторами АТМ для перенаправлення отриманих комірок на певний порт. У мережі АТМ може одночасно функціонувати багато віртуальних з’єднань. З’єднання не визначається єдиним віртуальним каналом з одним ідентифікатором, воно являє собою ланцюжок віртуальних каналів з різними ідентифікаторами. Ідентифікатор змінюється під час передачі комірок від комутатора до комутатора. Його зміна визначається таблицями комутації, створеними на комутаторах. Така схема дає змогу комутатору з`ясувати, куди надсилати комірку після її одержання.
Віртуальний шлях (VP — Virtual Path) — це шлях, що об’єднує групу односпрямованих віртуальних каналів, які мають ідентифікатор віртуального шляху. Такі віртуальні канали характеризуються схожими вимогами до мережі, але можуть працювати з різними абонентами. Як і віртуальні канали, віртуальні шляхи мають певний ідентифікатор, що називається ідентифікатором віртуального шляху.
Часто при з’єднанні через віртуальний канал користуються поняттям ланки віртуального каналу (VCL — Virtual Channel Link), під яким розуміють канали зв’язку між двома суміжними комутаторами. Відтак, з’єднанням через віртуальний канал називається послідовність ланок віртуальних каналів.
З’єднання через віртуальний канал має такі характерні особливості:
створюється й закривається функціями верхніх рівнів;
підтримує якість обслуговування;
може бути як комутованим, так і постійним;
отримання комірок відбувається у порядку їх передачі;
підтримує двоспрямований і односпрямований потік даних;
резервує певні значення VCI для деяких специфічних функцій;
пропускна здатність може бути різною у будь-яких напрямках обміну.
Проміжок між точками, в яких відбувається призначення й перетворення ідентифікаторів віртуальних шляхів, називається ланкою віртуального шляху (VPL — Virtual Path Link). Відповідно, послідовність ланок віртуальних шляхів називається з’єднанням віртуальних шляхів (VPC — Virtual Path Connection), яке має приблизно такі самі характерні особливості, що і VCC.
11.3. Установлення з’єднань в мережі АТМ
До того, як кінцеві системи у мережі АТМ почнуть взаємодіяти одна з одною, вони мають встановити між собою комутоване віртуальне з’єднання (рис. 11.5).
Встановлення з’єднання, його підтримка й завершення здійснюються протоколом сигналізації, який реалізується загальним і приватним UNI. Отже, сфера дії цього протоколу обмежена ділянкою кінцева станція – комутатор АТМ, між якими і проходить інтенсивний обмін повідомленнями.
/
Рис. 11.5. Схема обміну повідомленнями при встановленні з’єднань, де:
Км – комутатор АТМ; АС – абонентська система
На початку сеансу зв’язку відправник передає запит комутатору АТМ, до якого він безпосередньо підключений. Комбінація VCI/VPI, що ідентифікує запит на встановлення з’єднання, визначена у специфікації АТМ: VCI = 5, VPI = 0. Комутатор АТМ, отримуючи запит із такими значеннями ідентифікаторів, розглядає його як запит на встановлення з’єднання.
Запит на встановлення з’єднання від відправника — це комбінація повідомлень, адресної інформації та інших необхідних відомостей, що містяться у комірках. Зокрема, це адреса відправника й параметри якості обслуговування, необхідні для встановлення з’єднання з певним адресатом.
Після того як комутатор АТМ ідентифікував запит, він повертає повідомлення про початок обробки запиту, і починається процес безпосереднього дозволу адрес.
Сигнальні повідомлення у мережі АТМ можна поділити на чотири групи, а саме: встановлення з’єднання, відстеження статусу з’єднання, завершення з’єднання і обслуговування з’єднань крапка–група.
До першої групи входять такі основні повідомлення.
SETUP. Відсилається відправником найближчому комутатору АТМ через UNI і найближчим (до одержувача) комутатором одержувачеві. Використовується для ініціювання процедури встановлення з’єднання і містить необхідну для цього інформацію, таку як адреса одержувача, параметри якості обслуговування тощо.
CALL PROCEEDING. Відсилається відправником у мережу і з мережі — одержувачеві для повідомлення про те, що процес установлення з’єднання ініційований.
CONNECT. Відсилається одержувачем до мережі і з мережі — відправникові для повідомлення про те, що одержувач прийняв запит на встановлення з’єднання.
CONNECT ACKNOWLEDGE. Відсилається з мережі одержувачеві для повідомлення про те, що запит відправником прийнятий.
Друга група — це повідомлення, якими обмінюються абоненти для узгодження статусу з’єднання.
Коли кінцевій станції у мережі АТМ необхідно завершити з’єднання, вона ініціює процес закриття з’єднання (рис. 11.6). Цей процес є оберненим установленню з’єднання. Він розриває зв’язок, установлений між абонентами у мережі АТМ. Ресурси комутаторів, задіяних для підтримки цього з’єднання, вивільняються для можливої підтримки нових з’єднань.
/
Рис. 11.6. Схема обміну повідомленнями при завершенні з’єднань, де:
Км – комутатор АТМ; АС – абонентська система
Станція, що завершує з’єднання, передає спеціальне повідомлення комутатору, до якого вона підключена. Якщо у з’єднанні брали участь тільки один комутатор і два абоненти, комутатор надсилає це повідомлення обом абонентам. Станції вирішують, закривати з’єднання чи ні, і якщо вони «згодні» розірвати з’єднання, комутатор вилучає пари значень VCI/VPI зі своєї таблиці комутації.
У складних, з великою кількістю комутаторів, мережах повідомлення про завершення має пройти через усі комутатори, що підтримують з’єднання. Перший комутатор у ланцюзі перетворює формат комірки UNI на формат NNI, після чого комірка передається наступному комутатору з використанням пари ідентифікаторів VCI/VPI, асоційованих із з’єднанням. Після того як комутатором надіслане повідомлення про завершення, він вилучає цю пару ідентифікаторів зі своєї таблиці комутації та оновлює поточну інформацію про доступні ресурси.
У процесі передачі повідомлення про завершення комутатори послідовно закривають з’єднання. Після закриття з’єднання ресурси комутатора стають доступними для нових з’єднань або можуть бути перепризначені для інших функціонуючих з’єднань, які потребують додаткових ресурсів.
Третю групу складають такі основні повідомлення.
RELEASE. Відсилається одним з абонентів і вказує мережі, як завершити з’єднання. Може відсилатися мережею для повідомлення про те, що з’єднання має бути завершене й одержувач повідомлення має звільнити віртуальний канал, отримавши повідомлення RELEASE COMPLETE.
RELEASE COMPLETE. Відсилається одним з абонентів або мережею і вказує на те, що віртуальний канал має бути звільнений.
Процедура встановлення багатокрапкового з’єднання типу крапка–група визначена у специфікації UNI 3.1, розробленій Форумом АТМ. Комутоване віртуальне з’єднання такого типу дає змогу одному пристрою у мережі АТМ взаємодіяти з кількома пристроями. Потік інформації від відправника тиражується й розподіляється мережею між усіма одержувачами, підключеними до з’єднання. Відправник у такому з’єднанні називається коренем, а одержувачі — листям дерева доставки. Корінь дерева встановлює з’єднання з одним із листків, використовуючи стандартну схему встановлення з’єднання. Після цього листки можуть додаватися або вилучатися.
До четвертої групи, яка обслуговує з’єднання крапка–група, входять такі повідомлення.
ADD PARTY. Використовується для додавання листка до існуючого багатокрапкового з’єднання.
ADD PARTY ACKNOWLEDGE. Підтверджує успішне додавання нового листка до з’єднання.
ADD PARTY REJECT. Указує на те, що запит на додавання нового листка не виконано.
DROP PARTY. Використовується для видалення листка з існуючого з’єднання.
DROP PARTY ACKNOWLEDGE. Підтвердження попереднього повідомлення.
Схему обміну повідомленнями при багатотокрапкому з’єднанні показано на рис. 11.7.
/
Рис. 11.7. Схема обміну повідомленнями при багатокрапковому віртуальному з’єднанні, де: Км – комутатор АТМ; АС – абонентська система
11.4. Системна архітектура мережі АТМ
Хоча технологія АТМ не цілком відповідає еталонній моделі OSI, проте вона також використовує ідеологію побудови відкритих систем. По-перше, функції кожного з рівнів можуть розширюватись, не впливаючи на функції суміжних рівнів. По-друге, взаємодія між рівнями залишається простою і прозорою незалежно від функціонального наповнення того чи іншого рівня. І нарешті, міжрівнева взаємодія стеків на віддалених пристроях відбувається симетрично (рівень однієї системи взаємодіє з таким самим рівнем іншої системи). Багаторівневий підхід також дає можливість всі функції й протоколи технології АТМ звести до загальної моделі, якої дотримуються виробники і яка є зрозумілою користувачам.
Модель АТМ запозичила чотири верхніх рівні еталонної моделі OSI без змін. Але, починаючи з мережевого рівня і нижче, у моделі АТМ використовується дещо інший підхід до поділу рівнів. На рис. 11.8 показано спрощену схему рівнів моделі АТМ, які відповідають фізичному, канальному і мережевому рівням моделі OSI.
Як видно з рис. 11.8, обробка інформації користувачем відокремлена від процесів обробки службової інформації. Ще однією характерною рисою технології АТМ є відсутність чіткої межі між рівнем адаптації АТМ і рівнем АТМ. Деякі функції рівня адаптації АТМ виконуються на рівні АТМ. Модель АТМ, зображена на рис. 11.8, демонструє її відповідність моделі OSI, і тому описує модель АТМ тільки з цього погляду. Для більш повного її опису, як правило, використовується так звана тривимірна модель АТМ (рис. 11.9).
Архітектура АТМ базується на тривимірній моделі B-ISDN, що складається з трьох площин, а саме площини управління, площини користувача і площини менеджменту. Ці три площини зв’язують фізичний рівень, рівень АТМ, рівень адаптації АТМ і вищі рівні у вигляді одного рівня.
/
Рис. 11.8. Три нижні рівні моделі АТМ
Площина управління відповідає за встановлення, закриття та відстеження з’єднань. Для цього площина виконує функції сигналізації, адресації й маршрутизації. Щоб створити віртуальне з’єднання, потрібно вказати адресу відправника і одержувача. Крім того, мають бути вироблені чіткі механізми визначення маршруту з’єднання.
Схема адресації має забезпечувати унікальність і автоматичний розподіл адрес, оптимальність використання адресного простору, масштабованість та простоту використання.
/
Рис. 11.9. Тривимірна модель АТМ
Площина користувача забезпечує передачу інформації користувача. Враховуючи, що це можуть бути як дані, так і аудіо або відеоінформація, функціональне навантаження на площину користувача досить велике. Ця площина відповідає за захист даних від помилок, здійснює контроль і керування потоком даних тощо. На вищому рівні площини користувача розташовуються всі протоколи обміну даними. Ці протоколи не залежать від рівня АТМ і рівня адаптації АТМ. Деякі з цих протоколів розглянемо далі.
Площина менеджменту забезпечує спільну роботу площини управління і площини користувача. Вона виконує два завдання: керує площинами і керує рівнями. Керування площинами дає змогу одержати єдину систему з єдиним описом, а керування рівнями забезпечує надання окремими рівнями ресурсів, потрібних у кожному конкретному випадку. Система керування рівнями має чітко описані схеми взаємодії з фізичним рівнем, рівнем АТМ, рівнем адаптації АТМ і вищими рівнями. Керування рівнями відповідає за мережеве керування, яке виконує такі основні функції: відновлення після перевантаження, керування продуктивністю, конфігурування, збирання статистичних даних і забезпечення безпеки мережі.
Протоколи рівня адаптації АТМ
У мережах АТМ функції транспортного рівня еталонної моделі OSI виконуються на рівні адаптації. Рівень адаптації АТМ забезпечує взаємодію між рівнем АТМ і більш високими рівнями. При переміщенні інформації вниз у моделі АТМ рівень адаптації розбиває інформацію користувача на блоки даних завдовжки до 48 байтів, які потім використовуються для формування поля корисного навантаження комірки АТМ. На шляху вгору комірки перетворюються в інформацію користувача.
Структура рівня адаптації АТМ
На рівні адаптації можуть відбуватись різні процеси, які безпосередньо залежать від типу трафіку в мережі. Введення цього рівня дозволяє зробити мережу незалежною від виду трафіку. Інакше кажучи, рівень захищає верхні й нижні рівні від невластивих їм функцій. Так, наприклад, він дозволяє зняти з комутаторів функції фрагментації й складання, передаючи їх на кінцеві станції. Рівень адаптації складається з двох підрівнів: підрівня збіжності (Convergence Sublayer, CS) і підрівня сегментації й складання (Segmentation and Reassembly, SAR).
Дані користувача (наприклад, файл розміром 1 Мбайт) передаються з більш високих рівнів униз до рівня адаптації АТМ, а точніше, до підрівня CS, і розбиваються на кадри (блоки) змінної довжини. Розмір одного кадру не може перевищувати 64 Кбайти. До кадру додаються поля, що описують його тип і розмір. Після цього кадр передається на нижній підрівень (SAR), де він розбивається на блоки даних розміром 44, 47 або 48 байтів, залежно від рівня адаптації. Інакше кажучи, не всі 48 байтів будуть зайняті інформацією користувача — чотири байти можуть використовуватися для службових цілей. Ці блоки потім передаються на рівень АТМ. При надходженні комірок із нижніх рівнів підрівні SAR і CS відновлюють їх у дані користувача.
Різні види трафіка висувають різні вимоги до мережі. Наприклад, при передачі аудіоінформації потрібен постійний потік; відеоінформація критична до часових затримок; передача даних зазвичай носить непостійний характер і допускає деякі затримки тощо. Різні рівні адаптації АТМ призначені саме для надання можливості будь-якому виду трафіку передаватись з тими характеристиками, які йому необхідні. Введено декілька рівнів адаптації: AAL1, AAL3/4, AAL5 (табл. 11.1). Наприклад, для передачі даних використовується AAL5.
Таблиця 11.1. Рівні адаптації АТМ
Характеристика
AAL1
AAL3/4, AAL5
Узгодження різних часові параметрів між відправником і одержувачем
Вимагається
Не вимагається
Швидкість передачі
Постійна
Змінна
Режим з'єднання
З встановленням з'єднання
З встановленням з'єднання /
Без встановлення з'єднання
Тип трафіку
Голос, відео
Дані
Клас
Клас А(голос)
Клас В(відео)
Клас С і D (дані)
Раніше був розроблений AAL2 з метою забезпечення змінної швидкості для синхронного, чутливого до затримок відеотрафіку. Зараз ця функція виконується рівнем адаптації AAL3/4.
Для наочності рівень адаптації АТМ можна уявити у вигляді, поданому на рис. 11.10. Кожний рівень адаптації характеризується двома основними параметрами: швидкістю передачі (постійна або змінна) і режимом з'єднання (з установленням або без установлення віртуального з'єднання).
/
Рис. 11.10. Узагальнена функціональна схема рівня адаптації АТМ
Постійна швидкість передачі застосовується у прикладних програмах, які вимагають узгодження між відправником та одержувачем і не допускають затримок (наприклад, передача голосу). Змінна швидкості дозволяє адаптуватися до вимог прикладної програми. Для встановлення з'єднання використовуються спеціальні комірки з адресною інформацією. Встановлення з'єднання використовується рівнями AAL3/4 та AAL5 і працює разом із протоколом емуляції локальної мережі.
До передачі комірок через мережу АТМ вони повинні бути підготовлені на відповідному рівні адаптації АТМ. Який саме рівень адаптації АТМ буде застосовуватися, визначається самим пристроєм АТМ, його типом, класом і сервісними вимогами до мережі АТМ. Його основне завдання полягає в адаптації потоків інформації, одержуваних від прикладних програм верхніх рівнів, для рівня АТМ.
Рівень адаптації АТМ використовується пересильною станцією для сегментації й підготовки даних змінної довжини, що одержані з верхніх рівнів, для пакування їх у серію комірок на рівні АТМ і передачі на фізичному рівні. Станція, комірки якої були передані, використовує рівень адаптації АТМ для складання їх у дані користувача. Процедури сегментації й складання служать для захисту від помилок даних, що передаються, у випадку втрати комірок або зміни їх послідовності.
Як зазначалося вище, рівень адаптації розділено на два підрівні: підрівень збіжності (CS) і підрівень сегментації та складання (SAR).
Підрівень збіжності також ділиться на два підрівні: службово-орієнтований підрівень збіжності (Service Specific Convergence Sublayer, SSCS) і загальну частину підрівня збіжності (Common Part Convergence Sublayer, CPCS). Залежно від виконуваних задач, SSCS може і не бути. При формуванні підрівнями SSCS, CPCS і SAR модуля даних протоколу (Protocol Data Unit, PDU) використовується тільки поле корисного навантаження майбутньої комірки. При цьому доступний обсяг поля корисного навантаження, замість декларованого обсягу в 48 байтів, зменшується до 47 байтів, а у разі використання AAL3/4 — до 44 байтів. Тільки AAL5 використовує один біт у заголовку комірки — поле РТ. Завдяки такому способу розміщення службової інформації рівень адаптації АТМ є цілком незалежним від рівня АТМ. Для AAL1 дані користувача сегментуються по 48 байтів, а для AAL3/4 і AAL5, призначених для передачі даних, максимальний розмір сегмента даних користувача може становити 65 535 байтів. У такому разі передача даних через рівень адаптації АТМ може відбуватися у двох режимах: режимі повідомлення і потоковому режимі. AAL3/4 і AAL5 мають чіткий поділ на SSCS і CPCS.
AAL1
AAL1 підтримує сервіс, орієнтований на встановлення з'єднання для трафіку, що передається з постійною швидкістю. До такого типу трафіку відносять аудіо і відеоінформацію (без стискання), які вимагають часової синхронізації між відправником та одержувачем і постійної швидкості передачі. При використанні цього рівня адаптації АТМ втрачені
16.09.2013 20:09-
Ділись своїми роботами та отримуй миттєві бонуси!
0%
Оголошення від адміністратора