АТМ (Asynchronous Transfer Mode) Лекция 9

Предусматривает интегрированную передачу данных, речи и видео в едином канале. На сегодняшний день используется на канальном и физическом уровнях. Не предусматривает управления потоками на транзитных узлах. Проблемы обеспечения качества обслуживания решаются средствами оконечных узлов (классификация трафика)

Скорости: –Магистраль: 155 и 622 Мбит/с (симметричный кабель, коаксиальный, оптический) –Пользователь: от 2 Мбит/с (может использоваться совместно с HDLC по витой паре) Нагрузка АТМ может размещаться в кадрах SDH. В качестве нагрузки может выступать трафик IP-сетей. Организует виртуальные каналы (VC), группа виртуальных каналов образует виртуальный путь (VP) путем статистического мультиплексирования.

Структура ячейки АТМ Пакеты АТМ называются ячейками и имеют фиксированный размер: 53 байта Ячейки бывают двух типов: -пользователь-сеть -сеть-сеть. Данные 48 байтЗаголовок 5 байт

Управление потоком VPI VCI Тип нагрузки VCI Контрольная сумма заголовка флаг VPI VCI Тип нагрузки VCI Контрольная сумма заголовка флаг Пользователь-сеть Сеть-сеть Тип полезной нагрузки задается согласно классам АТМ Флаг определяет чувствительность к потерям (допустимы или нет) VCI – идентификатор виртуального канала VPI – идентификатор виртуального пути 8 бит

Для маршрутизации в АТМ используется протокол PNNI (идея протокола аналогична OSPF). VCI аналогичен МАС-адресу. При продвижении ячейки не модифицируется. Назначение VC происходит один раз, при установлении соединения. При прохождении ячейки по сети используется коммутация по метке.

Виртуальные пути и виртуальные каналы Путь передачи Виртуальные пути (VP) Виртуальные каналы (VC)

Пример таблицы коммутации Port-inVCI-inVCI-outPort-out 1:1: : : VCI=10 VCI=15 VCI=11 VCI=7

Параметры классов АТМ Параметры Классы АТМ ABCD Временная зависимость СуществуетНе существует Скорость передачи СBRVBR Режим соединения Ориентирован на соединение Не ориенти- рован Примечание. СBR - Constant Bit Rate – постоянная скорость передачи; VBR - Variable Bit Rate – переменная скорость передачи.

Классы услуг АТМ (определяются на оконечных устройствах) CBR (Constant Bit Rate): трафик реального времени, генерируемый с постоянной скоростью (телефония, видеоконференцвсязь) Механизм: резервирование ресурсов. rtVBR (Real Tie Variable Bit Rate): трафик реального времени с переменной скоростью (интерактивное видео, трафик транзакций в реальном времени). Механизмы: алгоритм «дырявого ведра», установление согласованных скоростей.

nrtVBR (Non-Real Time Variable Bit Rate): трафик транзакций с низкими требованиями к задержкам (обращение к файловому серверу, например), видео по запросу. Механизмы: алгоритм «дырявого ведра», установление согласованных скоростей. ABR (Available Bit Rate): эластичный трафик. Механизм: адаптивный алгоритм управления потоком. Хорошо работает с TCP. UBR (Unspecified Bit Rate): приложения, для которых возможна негарантированная доставка, например, передача файлов. Механизмы: отбрасывание ячеек.

Уровни АТМ Физический уровень АТМ Уровень АТМ Уровень адаптации АТМ (AAL) Разделяется на подуровни в зависимости от типа трафика: AAL1 – гарантированная доставка, постоянная скорость, для класса А AAL2 - гарантированная доставка, переменная скорость, для класса B AAL3/4 – гарантированная и негарантированная доставка, переменная скорость, управление потоком AAL5 – негарантированная доставка, управление потоком. Поддерживает передачу IP поверх АТМ

Уровень адаптации АТМ: –Адаптация к верхним уровням (прикладным АТМ или IP) –Сегментация и сборка пакетов верхних уровней –Задание параметров передачи трафика и QoS в зависимости от типа трафика. Уровень АТМ: –Управление потоком –Генерация и удаление заголовков ячеек –Преобразование идентификаторов виртуальных путей (VPI) и виртуальных каналов (VCI) –Организация виртуальных путей и каналов –Мультиплексирование и демультиплексирование ячеек

Физический уровень: Разбивается на подуровни: –Среды передачи (кодирование, способ передачи по кабелю) –Конвергенции с системой (определение порядка передачи ячеек в потоке, контроль границы ячеек, исправление и обнаружение ошибок, согласование скоростей, добавление пустых ячеек. Пустые ячейки – добавляются для согласования скоростей в случае, если поток ячеек с уровня АТМ недостаточен. Также добавляются ячейки физического уровня - каждая 27-я ячейка несет информацию эксплуатации и технического облуживания. Отличаются заголовками: первые три байта содержат только нули.

Плоскости АТМ: УправленияПользователяМенеджмента Функции сигнализации и контроля Пользовательские приложения Управление уровнями Поддержка AAL, обеспечение сигнализации AAL пользователя Уровень АТМ Физический уровень АТМ

Плоскость управления – отвечает за установление, закрытие и отслеживание соединения. Плоскость пользователя – передача пользовательской информации, защита данных пользователя от ошибок, контроль и управление потоком. Плоскость менеджмента – задача управления плоскостями и уровнями, обеспечение совместной работы остальных плоскостей. Важно: в АТМ обработка служебной и пользовательской информации производятся отдельно.

Обеспечение качества обслуживания Используются встроенные механизмы Уровня Адаптации АТМ, основанные на классификации трафика. На Уровне АТМ используется аналог алгоритма «дырявого ведра»: механизм GCRA (Generic Cell Rare Algorithm) для контроля нескольких параметров: пиковой скорости, средней скорости, вариации интервала прибытия ячеек и объема пульсации. На уровне AAL5 используется механизм PPD (Partial Packet Discard) – при обнаружении потери одной ячейки, отбрасываются все ячейки, принадлежащие передаваемому пакету. Также используется аналог алгоритма RED – алгоритм EPD (Early Packet Discard). Отбрасывает ячейки, которые не были сброшены PPD.

IP поверх АТМ Для пересылки IP/АТМ используется AAL5 – единственный режим, поддерживающий пересылку пакетов переменной длины ( байт), эмулирующий отсутствие установления VC. К IP-пакету добавляется трейлер (в конец) для указания его длины (для АТМ) Перед IP-пакетом добавляется заголовок LLC/SNAP для трансляции IP-адреса в точку подключения АТМ

IP-пакет ( байт) Трейлер (8 байт) Резерв (2 бита) Длина пакета (16 бит) Контрольная сумма (32 бита) Формирование IP-пакета для пересылки по сети АТМ Вставка нулей для кратности пакета 48 байтам LLC/SNAP (8 байт) Содержит информацию об адресе Ethernet для представления АТМ-машин как IP-подсеть.

После этого пакет разбивается на ячейки. Если длина пакета (с трейлером) не кратна 48 байтам, то последняя ячейка добавляется нулями (между пакетом и трейлером) Перед пересылкой пакета по сети устанавливается виртуальный канал к получателю. Для определения последней ячейки пакета используется поле «Тип нагрузки» и носит в данном случае название «Бит окончания пакета». Данный процесс называется сходимостью. MTU = 9180 байт для сетей АТМ. Если IP- пакет больше, то его разбивает IP на части и передает каждую отдельно.

Основные особенности технологии АТМ Небольшой и фиксированный размер ячейки, что приводит к упрощению расчета буфера коммутатора Возможность установления постоянных и коммутируемых виртуальных соединений Гарантированное качество обслуживания за счет резервирования ресурсов и классификации трафика Возможность сопряжения с IP-сетями Поддержка группового вещания (multicasting) Поддержка стандартных методов кодирования сигнала на физическом уровне (например, SDH) Поддержка всех видов кабеля (симметричный, коаксиальный, волоконно-оптический )

Использование АТМ Плюсы: - Предсказуемость характеристик - Справедливое распределение полосы пропускания - Гарантированное QoS - Зрелость стандартов - Большой выбор оборудования - Большое число производителей - Широкое признание АТМ как широкополосной технологии Минусы: - Высокая стоимость пользовательских устройств АТМ - Высокая протокольная избыточность - Сложность использования встроенных механизмов QoS для передачи IP-трафика