47074 (608066), страница 5
Текст из файла (страница 5)
В модели OSI стандарты для сетевого уровня определяют, как осуществляется маршрутизация пакетов и управление ими. В модели ATM стандарты для уровня адаптации ATM выполняют три подобные функции:
Определяют, как форматируются пакеты;
Предоставляют информацию для уровня ATM, которая дает возможность этому уровню устанавливать соединения с различным QoS;
Предотвращают «заторы».
Уровень адаптации ATM состоит из четырех протоколов (называемых протоколами AAL), которые форматируют пакеты. Эти протоколы принимают ячейки с уровня ATM, заново формируют из них данные, которые могут быть использованы протоколами, действующими на более высоких уровнях, и посылают эти данные более высокому уровню. Когда протоколы AAL получают данные с более высокого уровня, они разбивают их на ячейки и передают их уровню ATM.
Каждый протокол AAL упаковывает данные в ячейки своим способом. Все эти протоколы, за исключением AAL 5, добавляют некоторую служебную информацию к 48 байтам данных в ячейке ATM. Эти «издержки» включают в себя специальные команды обработки для каждой ячейки, которые используются для обеспечения различных категорий сервиса.
уровень адаптации ATM определяет также четыре категории сервиса:
постоянная скорость передачи в битах (constant bit rate – CBR);
переменная скорость передачи в битах (variable bit rate – VBR);
неопределенная скорость передачи в битах (unspecified bit rate – UBR);
доступная скорость передачи в битах (available bit rate – ABR).
Гарантии качества сервиса могут определять минимальный уровень доступной пропускной способности и предельные значения задержки ячейки и вероятности потери ячейки (указаны в приложении 4).
Эти категории используются для обеспечения различных уровней качества сервиса (QoS) для разных типов трафика.
Категория CBR используется для восприимчивого к задержкам трафика, такого как аудио- и видеоинформация, при котором данные передаются с постоянной скоростью и требуют малого времени ожидания. CBR гарантирует самый высокий уровень качества сервиса, но использует полосу пропускания неэффективно. Чтобы защитить трафик CBR от влияния других передач, CBR всегда резервирует для соединения определенную часть полосы пропускания, даже если в данный момент в канале не происходит никакой передачи. Таким образом, резервирование полосы пропускания является особенно большой проблемой при работе по WAN‑каналам, когда абоненту приходится платить за каждый мегабит полосы пропускания независимо от того, используется ли виртуальный канал [28].
Существуют также два вида VBR, которые используются для различных типов трафика: VBR реального времени (Real-time VBR – RT-VBR) требует жесткой синхронизации между ячейками и поддерживает восприимчивый к задержкам трафик, такой как уплотненная речь и видео. VBR нереального времени (Non-real-time VBR – NRT-VBR) не нуждается в жесткой синхронизации между ячейками и поддерживает допускающий задержки трафик, такой как трансляция кадров (frame relay).
Поскольку VBR не резервирует полосу пропускания, она используется более эффективно, чем в случае с CBR. Однако, в отличие от CBR, VBR не может гарантировать качества сервиса.
UBR применяется для трафика типа TCP/IP, который допускает задержки. Подобно VBR, UBR не резервирует дополнительной полосы пропускания для виртуального канала. В результате один и тот же виртуальный канал может многократно применяться для нескольких передач, Таким образом, полоса пропускания используется более эффективно. Однако поскольку UBR не гарантирует качества сервиса, в сильно загруженных сетях UBR‑трафик теряет большое число ячеек и имеет много повторных передач.
Подобно UBR, ABR используется для передачи трафика, который допускает задержки, и дает возможность многократно использовать виртуальные каналы. Однако если UBR не резервирует полосы пропускания и не предотвращает потерь ячеек, то ABR обеспечивает для соединения допустимые значения ширины полосы пропускания и коэффициента потерь.
CBR, VBR, UBR, и ABR включают в себя различные параметры трафика, например среднюю и пиковую скорости, с которыми конечная станция может передавать данные. Эти категории сервиса также включают в себя следующие параметры качества сервиса (QoS) [29].
Коэффициент потерь ячеек (Cell loss ratio) определяет, какой процент высокоприоритетных ячеек может быть потерян за время передачи.
Задержка передачи ячейки (Cell transfer delay) определяет количество времени (или среднее количество времени), требуемое для доставки ячейки адресату.
Изменение задержки передачи ячейки (Cell delay variation – CDV) – допустимые изменения в распределении группы ячеек между конечными станциями. Высокое значение CDV приводит к прерыванию аудио- и видеосигналов.
Перед установлением соединения конечная станция запрашивает одну из четырех категорий сервиса. Затем сеть ATM устанавливает соединение, используя соответствующие параметры трафика и QoS. Например, если конечная станция запросила соединение CBR для передачи видеоинформации, сеть ATM резервирует необходимую ширину полосы пропускания и использует параметры трафика и QoS для обеспечения допустимых значений скорости передачи, коэффициента потерь ячеек, задержки и изменения задержки.
Сеть ATM использует параметры QoS и для защиты трафика, т.е. предотвращения перегрузки сети. Сеть «следит» за тем, чтобы установленные соединения не превышали максимальной ширины полосы пропускания, которая им была предоставлена. Если соединение начинает ее превышать, сеть отказывается передавать ячейки. Кроме того, сеть ATM определяет, какие ячейки можно отбросить в случае ее переполнения: она проверяет параметры QoS данного соединения и отбрасывает ячейки, для которых установлен высокий коэффициент потерь. И наконец, сеть отказывается устанавливать соединения, если не может их поддерживать.
Способность ATM обеспечивать для приложений различные уровни QoS считается одним из достоинств данной технологии. Пользователи могут резервировать только ту полосу пропускания, которая им необходима; при этом сохраняется качество передаваемых аудио- и видеосигналов, а сеть предохраняется от переполнения. Однако для того чтобы получать реальную выгоду от качества сервиса в сети ATM, необходимы приложения, рассчитанные на его использование.
Производители оборудования ATM и организации, занимающиеся стандартизацией этой технологии, изобретают различные способы, которые должны позволить приложениям использовать QoS. Например, несколько производителей ATM работают над тем, чтобы расширить протокол резервирования ресурсов (Resource Preservation Protocol – RSVP), разработанный группой Internet Engineering Task Force (IETF), таким образом, чтобы приложения могли запрашивать QoS. Кроме того, чтобы дать возможность приложениям, созданным без учета специфики ATM, пользоваться преимуществами QoS, компания FORE Systems и ряд других производителей разрабатывают программное обеспечение Legacy Application Quality of Service, которое будет встраиваться в устройства доступа к локальным сетям и сетевые интерфейсные платы ATM. Это ПО даст возможность устройствам и платам устанавливать соединения с различными уровнями QoS в зависимости от типа приложения, адресов источника и адресата и других параметров.
Стандарты модели ATM.
ATM Forum разработал много стандартов, основанных на модели ATM, в том числе следующие:
User-to-Network Interface (UNI – интерфейс «пользователь-сеть») – определяет интерфейс между конечной станцией и коммутатором;
Private Network-to-Network Interface (PNNI – частный интерфейс «сеть-сеть», – определяет интерфейс между коммутаторами.
Эти стандарты определяют, как рабочие станции и коммутаторы взаимодействуют в сети ATM[30].
Стандарты UNI, разработанные ATM Forum, определяют, каким образом устройства взаимодействуют с коммутатором. В приложении 5 показано, как пакет передается с рабочей станции коммутатору. Сначала пользователь посылает данные, например аудио-, видеоинформацию и т.д. В соответствии с типом данных какой-либо из четырех протоколов AAL получает эти данные и разбивает их на ячейки. Затем ячейки передаются на уровень ATM, который добавляет к ним информацию, необходимую для маршрутизации. Потом ячейки передаются на физический уровень, разбивающий их на биты и посылающий через среду передачи коммутатору.
ATM Forum разработал две версии UNI – UNI 3.0 и UNI 3.1. Эти версии почти идентичны, за исключением того, что UNI 3.1 основан на последней версии спецификации передачи сигналов ITU. Это, к сожалению, делает UNI 3.1 несовместимым с UNI 3.0 по передаче сигналов. К счастью, большинство коммутаторов поддерживает и UNI 3.0, и UNI 3.1. В настоящее время ATM Forum работает над спецификацией UNI 4.0, в которую войдут изменения спецификации передачи сигналов, поддержка ABR и другие расширения. Стандарт UNI 4.0 будет совместим с UNI 3.1.
Спецификация PNNI, разработанная ATM Forum, включает в себя стандарты, которые дают возможность двум коммутаторам различных производителей работать вместе. В приложении 5 показано, как ячейка проходит через коммутатор ATM. Коммутатор получает ячейку на физическом уровне как физический сигнал, передает этот сигнал на уровень ATM и преобразовывает его в ячейку. Затем коммутатор проверяет заголовок ячейки, определяя, куда она должна быть направлена, снова преобразует ячейку в физический сигнал и передает его следующему коммутатору или конечной станции.
PNNI – это протокол маршрутизации с определением состояния связи, подобный протоколу NetWare Link Services Protocol (NLSP), используемому в сетях IPX, и протоколу маршрутизации Open Shortest Path First (OSPF), применяемому в IP‑сетях. Данный протокол позволяет коммутаторам распространять информацию о топологии сети и качестве сервиса, поддерживаемом сетью ATM. В результате каждый коммутатор «понимает» топологию всей сети и может определять маршрут по сети с учетом специфических условий трафика, например перегрузок.
Кроме того, поскольку PNNI дает возможность коммутаторам распространять информацию иерархическим образом, то для пересылки ячеек каждому из них не нужно знать топологию всей сети. Провайдер ATM‑услуг или сетевой администратор может разделить сеть на несколько концептуальных уровней, и тогда каждый коммутатор должен будет знать топологию только того уровня, к которому он относится. Таким образом, можно создавать чрезвычайно большие сети, не перегружая коммутаторы информацией.
Сеть также может содержать только один уровень. По утверждению Энди Реида, менеджера по программным продуктам компании FORE Systems, сеть ATM, имеющая только один уровень, способна поддерживать приблизительно 200 коммутаторов.
На самом низком уровне сетевой топологии коммутаторы разделены на кластеры, называемые «группами равных» (peer groups). Все коммутаторы, относящиеся к такой группе, обмениваются друг с другом маршрутизационной информацией. Коммутатор, который является граничным узлом (входит более чем в одну группу), обменивается маршрутизационной информацией со всеми группами равных, к которым он принадлежит. Таким образом, группы «узнают», как направлять ячейки адресатам, находящимся в пределах досягаемости одной из групп. Используя PNNI, коммутаторы внутри каждой группы равных выбирают так называемого «лидера» группы [31].
На следующем уровне сетевой топологии несколько лидеров групп равных составляют собственную группу равных, а затем с помощью PNNI также выбирают лидера. Эти лидеры могут составлять группу равных следующего уровня и так далее, до самого высокого уровня, на котором вся сеть представляется одной группой равных.
Коммутаторы, находящиеся на самом низком уровне сетевой топологии, используют для определения маршрутов информацию с более высоких уровней. В результате коммутаторы не должны знать топологию всей сети.
Стандарты PNNI также устанавливают, как должна выполняться передача сигналов. Стандарты PNNI на передачу сигналов определяют, каким образом устанавливаются, поддерживаются и сбрасываются виртуальные каналы ATM с соответствующим качеством сервиса. Кроме того, эти стандарты регламентируют осуществление защиты сети от переполнения, разрешая устанавливать только те соединения, которые сеть может поддерживать, и следя за тем, чтобы существующие соединения не использовали большую ширину полосы пропускания, чем им была выделена.
Технология АТМ расширяет свое присутствие в локальных и глобальных сетях. В последнее время наблюдается устойчивый ежегодный прирост числа сетей, выполненных по этой технологии.
В локальных сетях технология АТМ применяется обычно на магистралях, где хорошо проявляются такие ее качества, как масштабируемая скорость (коммутаторы АТМ поддерживают на своих портах скорости 155 и 622 Мбит/с), качество обслуживания, петлевидные связи (которые позволяют повысить пропускную способность и обеспечить резервирование каналов связи).
В глобальных сетях АТМ применяется там, где нужно обеспечить низкий уровень задержек, необходимый для передачи информации реального времени.
Технология АТМ является дальнейшим развитием идей предварительного резервирования пропускной способности виртуального канала, реализованных в технологии Frame Relay.
Так как технология АТМ поддерживает основные типы трафика, существующие у абонентов разного типа, она выбрана в качестве основы широкополосных цифровых сетей с интеграцией услуг.
Заключение
Мультисервисная сеть ATM развернута поверх цифровых трактов SDH и строится на основе пакетно-ориентированного асинхронного режима переноса информации по иерархическому принципу с выделением магистрального (ядро сети) и граничного уровней (клиентский доступ). Ядро сети составляют магистральные коммутаторы связанные каналами SDH‑сети уровня STM‑1. Клиентский доступ обеспечивают концентраторы, подключенные цифровыми трактами STM‑1 к ядру магистральной сети. Концентраторы доступа позволяют использовать следующий набор интерфейсов подключения: STM‑1 chan, STM‑1 ATM, Е3, E1, serial, Fast ethernet. Для организации доступа клиентов к услугам сети АТМ в узлах, где отсутствует оборудование АТМ предполагается использование выделенных каналов первичной сети. Применяемая технология позволяет построить мультисервисную пакетную сеть способную передавать голос, видео и данные и обеспечивает отличные механизмы управления качеством обслуживания. Для передачи голоса используется эмуляция цифровых трактов E1 (CES) с уровнем адаптации AAL1, либо используется уровень адаптации AAL2 с возможностью применения эхо-компенсации, комфортного шума и компрессии. Присущие для АТМ динамическое распределение пропускной способности каналов связи и наличие разных классов обслуживания потоков данных (QoS) повышает экономическую эффективность использования сети за счет оптимизации загрузки её каналов.
Технология АТМ обладает важными преимуществами перед существующими методами передачи данных в локальных и глобальных сетях, которые должны обусловить ее широкое распространение во всем мире. Одно из важнейших достоинств АТМ – обеспечение высокой скорости передачи информации (широкой полосы пропускания). Появление надежных аппаратно-программных средств сети Ethernet для скорости 1 Гбит/с еще ожидается в перспективе, в то время как АТМ уже сейчас обеспечивает скорость 622 Мбит/с.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
