Lektsia_3_ATM (Электронные лекции)
Описание файла
Файл "Lektsia_3_ATM" внутри архива находится в папке "Электронные лекции". PDF-файл из архива "Электронные лекции", который расположен в категории "". Всё это находится в предмете "сетевые технологии" из 6 семестр, которые можно найти в файловом архиве МГТУ им. Н.Э.Баумана. Не смотря на прямую связь этого архива с МГТУ им. Н.Э.Баумана, его также можно найти и в других разделах. Архив можно найти в разделе "лекции и семинары", в предмете "сетевые технологии" в общих файлах.
Просмотр PDF-файла онлайн
Текст из PDF
ATMСегодня для всех организаций вопросы стандартизации играютнемалую роль. Не остаются в стороне от этого процесса и вопросыстандартизации сетевых решений.Корпоративныесетевыестандартыпозволяютобеспечитьэффективное взаимодействие всех станций сети за счетиспользования одинаковых версий программ и однотипнойконфигурации. Однако, значительные сложности возникают приунификации технологии доступа рабочих станций к WAN-сервису,поскольку в этом случае происходит преобразование данных изформата token ring или Ethernet в форматы типа X.25 или T1/E1.
ATMобеспечивает связь между станциями одной сети или передачуданных через WAN-сети без изменения формата ячеек - технологияATMявляетсяуниверсальнымрешениемдляЛВСителекоммуникаций.Нет сомнений в том, что скоростные технологии ЛВС являютсяосновой современных сетей. ATM, FDDI и Fast Ethernet являютсяосновными вариантами для организация сетей с учетом перспективы.Очевидно, что приложениям multimedia, системам обработкиизображений, CAD/CAM, Internet и др. требуется широкополосныйдоступ в сеть с рабочих станций. Все современные технологииобеспечивают высокую скорость доступа для рабочих станций, нотолько ATM обеспечивает эффективную связь между локальными иWAN-сетями.ATM - история и базовые принципыТехнология ATM сначала рассматривалась исключительно как способснижениятелекоммуникационныхрасходов,возможностьиспользования в ЛВС просто не принималась во внимание.Большинство широкополосных приложений отличается взрывнымхарактером трафика.
Высокопроизводительные приложения типа ЛВСклиент-сервер требуют высокой скорости передачи в активномсостоянии и практически не используют сеть в остальное время. Приэтом система находится в активном состоянии (обмен данными)достаточно малое время.
Даже в тех случаях, когда пользователямреально не нужна обеспечиваемая сетью полоса, традиционныетехнологии ЛВС все равно ее выделяют. Следовательно,пользователям приходится платить за излишнюю полосу. Переводраспределенных сетей на технологию ATM позволяет избавиться оттаких ненужных расходов.Комитеты по стандартизации рассматривали решения дляобеспечения недорогих широкополосных систем связи в начале 80-хгодов. Важно то, что целью этого рассмотрения было применениепринциповкоммутациипакетовилистатистическогомультиплексирования, которые так эффективно обеспечиваютпередачу данных, к системам передачи других типов трафика.
Вместовыделения специальных сетевых ресурсов для каждого соединениясети с коммутацией пакетов выделяют ресурсы по запросам(сеансовые соединения). Поскольку для каждого соединения ресурсывыделяются только на время их реального использования, невозникает больших проблем из-за спада трафика.Проблема,однако,состоитвтом,чтостатистическоемультиплексирование не обеспечивает гарантированного выделенияполосыдляприложений.Еслимножествопользователейодновременно захотят использовать сетевые ресурсы, кому-то можетпросто не хватить полосы.
Таким образом, статистическоемультиплексирование, весьма эффективное для передачи данных(где не требуется обеспечивать гарантированную незначительнуюзадержку), оказывается малопригодным для систем реальноговремени (передача голоса или видео). Технология ATM позволяетрешить эту проблему.Проблема задержек при статистическом мультиплексированиисвязана в частности с большим и непостоянным размеромпередаваемых по сети пакетов информации.
Возможна задержканебольших пакетов важной информации из-за передачи большихпакетов малозначимых данных. Если небольшой задержанный пакетоказывается частью слова из телефонного разговора или multimediaпрезентации,эффектзадержкиможетоказатьсявесьмасущественным и заметным для пользователя. По этой причине многиеспециалисты считают, что статистическое мультиплексированиекадров данных дает слишком сильную дрожь из-за вариации задержки(delay jitter) и не позволяет предсказать время доставки. С этой точкизрения технология коммутации пакетов является совершеннонеприемлемой для передачи трафика типа голоса или видео.ATM решает эту проблему за счет деления информации любого типана небольшие ячейки фиксированной длины. Ячейка ATM имеетразмер 53 байта, пять из которых составляют заголовок, оставшиеся48 - собственно информацию.
В сетях ATM данные должны вводитьсяв форме ячеек или преобразовываться в ячейки с помощью функцийадаптации. Сети ATM состоят из коммутаторов, соединенныхтранковыми каналами ATM. Краевые коммутаторы, к которымподключаются пользовательские устройства, обеспечивают функцииадаптации, если ATM не используется вплоть до пользовательскихстанций.
Другие коммутаторы, расположенные в центре сети,обеспечивают перенос ячеек, разделение транков и распределениепотоков данных. В точке приема функции адаптации восстанавливаютиз ячеек исходный поток данных и передают его устройствуполучателю, как показано на рисунке 4.1.Рисунок 4.1 Адаптация ATMПередача данных в коротких ячейках позволяет ATM эффективноуправлять потоками различной информации и обеспечиваетвозможность приоритизации трафика.Пусть два устройства передают в сеть ATM данные, срочностьдоставки которых различается (например, голос и трафик ЛВС).Сначала каждый из отправителей делит передаваемые данные наячейки. Даже после того, как данные от одного из отправителей будутприниматься в сеть, они могут чередоваться с более срочнойинформацией.
Чередование может осуществляться на уровне целыхячеек и малые размеры последних обеспечивают в любом случаенепродолжительную задержку. такое решение позволяет передаватьсрочный трафик практически без задержек, приостанавливая на этовремя передачу некритичной к задержкам информации. В результатеATM может обеспечивать эффективную передачу всех типов трафика.Даже при чередовании и приоритизации ячеек в сетях ATM могутнаступать ситуации насыщения пропускной способности. Длясохранения минимальной задержки даже в таких случаях ATM можетотбрасывать отдельные ячейки при насыщении. Реализация стратегииотбрасывания ячеек зависит от производителя оборудования ATM, нов общем случае обычно отбрасываются ячейки с низким приоритетом(например, данные) для которых достаточно просто повторитьпередачубезпотериинформации.КоммутаторыATMсрасширенными функциями могут при отбрасывании ячеек,являющихся частью большого пакета, обеспечить отбрасывание иоставшихся ячеек из этого пакета - такой подход позволяетдополнительно снизить уровень насыщения и избавиться отизлишнего объема повторной передачи.
Правила отбрасывания ячеек,задержки данных и т.п. определяются набором параметров,называемым качеством обслуживания (Quality of Service) или QoS.Разным приложениям требуется различный уровень QoS и ATM можетобеспечить этот уровень.Поскольку приходящие из разных источников ячейки могут содержатьголос, данные и видео, требуется обеспечить независимый контрольдля передачи всех типов трафика. Для решения этой задачииспользуется концепция виртуальных устройств. Виртуальнымустройством называется связанный набор сетевых ресурсов, которыйвыглядит как реальное соединение между пользователями, но насамомделеявляетсячастьюразделяемогомножествомпользователей оборудования. Для того, чтобы сделать связьпользователей с сетями ATM как можно более эффективной,виртуальные устройства включают пользовательское оборудование,средства доступа в сеть и собственно сеть ATM.В заголовке ATM виртуальный канал обозначается комбинацией двухполей - VPI (идентификатор виртуального пути) и VCI (идентификаторвиртуального канала.
Виртуальный путь применяется в тех случаях,когда 2 пользователя ATM имеют свои собственные коммутаторы накаждом конце пути и могут, следовательно, организовывать иподдерживать свои виртуальные соединения. Виртуальный путьнапоминает канал, содержащий множество кабелей, по каждому изкоторых может быть организовано виртуальное соединение.Поскольку виртуальные устройства подобны реальным, они такжемогут быть "выделенными" или "коммутируемыми".
В сетях ATM"выделенные" соединения называются постоянными виртуальнымиустройствами (PVC), создаваемыми по соглашению междупользователем и оператором (подобно выделенной телефоннойлинии). Коммутируемые соединения ATM используют коммутируемыевиртуальные устройства (SVC), которые устанавливаются путемпередачи специальных сигналов между пользователем и сетью.Протокол, используемый ATM для управления виртуальнымиустройствами подобен протоколу ISDN. Вариант для ISDN описан встандарте Q.931, ATM - в Q.2931.ВиртуальныеустройстваATMподдерживаютсязасчетмультиплексирования трафика, что существенно снижает расходы наорганизацию и поддержку магистральных сетей. если в одном извиртуальных устройств уровень трафика невысок, другое устройствоможет использовать часть свободных возможностей.
За счет этогообеспечивается высокий уровень эффективности использованияпропускной способности ATM и снижаются цены. Небольшие ячейкификсированной длины позволяют сетям ATM обеспечить быструюпередачу критичного к задержкам трафика (например, голосового).Кроме того, фиксированный размер ячеек обеспечивает практическипостоянную задержку, позволяя эмулировать устройства сфиксированной скоростью передачи типа T1E1.
Фактически, ATMможет эмулировать все существующие сегодня типы сервиса иобеспечивать новые услуги. ATM обеспечивает несколько классовобслуживания, каждый из которых имеет свою спецификацию QoS.КлассQoSКлассобслуживания1A2B3C4D5UnspecifiedОписаниепроизводительность частных цифровыхлиний (эмуляция устройств или CBR)пакетные аудио/видео-конференции иmultimedia (rt-VBR)ориентированные на соединенияпротоколы типа frame relay (nrt-VBR)протоколы без организации соединенийтипа IP, эмуляция ЛВС (ABR)наилучшие возможности в соответствии сопределением оператора (UBR)Большая часть трафика, передаваемого через сети ATM используеткласс обслуживания C, X или Y.
Класс C определяет параметры QoS(качество обслуживания) для задержки и вероятности отбрасывания,но требует от пользователя аккуратного управления трафиком воизбежание перенасыщения сети. трафик класса X дает пользователюбольшуюсвободу,номожетнеобеспечитьстабильнойпроизводительности. Класс Y, называемый также "Available Bit Rate"(ABR или доступная скорость) позволяет пользователю и сетиустановить совместно скорость на основе оценки потребностейпользователя и возможностей сети.ATM как технология ЛВСТехнология ATM изначально создавалась как часть сервиса"Broadband ISDN" под эгидой CCITT (сейчас ITU). Однако возможностиATM можно эффективно использовать и в локальных сетях.Современные крупные сети используются для передачи самых разныхтипов данных, включая изображения, звук, CAD/CAM и т.п.
Несмотряна то, что большинство компьютерных приложений используется ужедостаточнодавно,возможностисовременныхнастольныхкомпьютеров позволяют по новому подойти к организации работы.Однако, рост возможностей настольных компьютеров существенноопережает расширение сетевых возможностей (в частности,пропускной способности сетей).Возьмем для примера издательские системы, где с одним наборомданныхможетодновременноработатьмножестволюдей.Представьте себе процесс подготовки газетной полосы дляпубликации. редакторы работают с одной частью полосы, корректорыпросматривают текст, дизайнеры размещают материал на полосе - ивсе это происходит в одно время. Не будем забывать и о том, чтовысокое качество печати требует использования графических фаловразмером в сотни мегабайт. Традиционные сети обеспечиваютразделение доступа к таким файлам, однако из-за ограниченнойпропускной способности доступ к расположенному на другомкомпьютере файлу размером в несколько сот мегабайт будет отнюдьне быстрым.