Уровень адаптации ATM

В модели OSI для сетевого уровня определяется, как осуществляется маршрутизация пакетов и управление ими. В модели ATM уровень адаптации ATM предназначен для форматирования пакетов и предоставления информации на уровень ATM, необходимой для обеспечения QoS.

Уровень адаптации состоит из четырех протоколов AAL (ATM Adaptation Layer), форматирующих пакеты. Эти протоколы обеспечивают получение ячеек с уровня ATM, формирование из них данных их отправка на более высокие уровни. Данные с более высокого уровня преобразуются протоколами AAL в ячейки и передаются на уровень ATM.

ATM Forum предусматривает использование протоколов AAL 1, AAL 3/4 и AAL 5.

Каждый протокол AAL упаковывает данные в ячейки своим способом. Все эти протоколы, за исключением AAL 5, добавляют служебную информацию к 48 байтам данных в ячейке ATM, включающую в себя специальные команды обработки ячеек, которые используются для обеспечения различных скоростей передачи трафика (на рисунке 15.2 приведены характеристики уровней QoS):

постоянная (constant bit rate – CBR); переменная (variable bit rate – VBR); неопределенная (unspecified bit rate – UBR); доступная (available bit rate – ABR).

Рисунок 15.2 - Характеристики уровней QoS.

CBR используется для критичного к задержкам трафика (голосовые видеоданные), при котором данные передаются с постоянной скоростью и требуют малого времени ожидания. CBR гарантирует наиболее высокий уровень качества сервиса, но использует полосу пропускания неэффективно. Чтобы защитить трафик CBR от влияния других потоков данных, CBR резервирует для соединения определенную полосу пропускания, даже если в данный момент данные по этому соединению не передаются.

Трафик VBR не резервирует полосу пропускания, поэтому она используется более эффективно, чем в CBR. Однако, в отличие от CBR, VBR не может полностью гарантировать качества сервиса.

UBR применяется для трафика, для которого допускается возникновение задержек его передачи. UBR не резервирует полосу пропускания и не гарантирует качества сервиса.

Подобно UBR, ABR используется для передачи трафика, который допускает задержки. Однако если UBR не резервирует полосы пропускания и не предотвращает потерь ячеек, то ABR обеспечивает для соединения доcтупную полосу пропускания и.

Эти категории сервиса включают в себя такие параметры трафика, как средняя и пиковая скорость передачи данных. Коэффициент потерь ячеек определяет, какой допустимый процент ячеек может быть потерян за время передачи. Задержка передачи ячейки регламентирует количество времени, требуемое для доставки ячейки адресату. Допустимое изменение задержки передачи ячейки ограничивает диапазон изменений задержки передачи ячеек потока данных.

Перед установлением соединения конечная станция запрашивает одну из четырех категорий сервиса. Сеть ATM устанавливает соединение, используя соответствующие параметры трафика и QoS.

Сеть ATM использует параметры QoS для предотвращения перегрузки сети. Установленные соединения не должны превышать предоставленной им полосы пропускания. Если на соединении полоса пропускания начинает превышаться, то ячейки на таком соединении начинают отбрасываться. При этом в соответствии с установленным коэффициентом потерь определяется, какие ячейки можно отбрасывать. Cеть отказывает в установлении соединений, которые не могут поддерживаться.

Стандарты ATM

Следующие стандарты форума ATM, определяющих порядок взаимодействия рабочих станций и коммутаторов в сети ATM: интерфейс "пользователь-сеть" (User-to-Network Interface – UNI), определяющий взаимодействие между конечной станцией и коммутатором; частный интерфейс "сеть-сеть" (Private Network-to-Network Interface PNNI) – взамодействие между коммутаторами ATM.

PNNI – это протокол маршрутизации, позволяющий коммутаторам распространять информацию о топологии сети и качестве сервиса, поддерживаемом сетью ATM. PNNI позволяет передавать служебную информацию иерархическим образом, поэтому нет необходимости каждому коммутатору знать топологию всей сети. Поэтому сеть может быть логически разделена на несколько уровней, в которых коммутаторы будут знать только топологию своего уровня.

На низшем уровне иерархической сетевой топологии коммутаторы разделены на кластеры, называемые "группами равных" (peer groups). Все коммутаторы каждой такой группы обмениваются друг с другом служебной информацией. Коммутатор, который является граничным узлом группы (входит более чем в одну группу), обменивается информацией со всеми членами групп, к которым он принадлежит. Таким образом, коммутаторы групп получают сведения о том, как передавать ячейки. Используя PNNI, коммутаторы группы выбирают коммутатора-лидера группы.

Рисунок 15.3 - Взаимодействие рабочей станции с коммутатором

На следующем уровне сетевой топологии несколько лидеров групп составляют свою собственную группу и также выбирают своего лидера. Эти лидеры могут составлять группу следующего уровня и так далее. Коммутаторы, находящиеся на низшем уровне сетевой топологии, используют для определения маршрутов передачи данных информацию с более высоких уровней, даже не зная топологию всей сети.

Стандарт PNNI определяет, как должно происходить установление, поддержание и сброс виртуальных каналов. Также работает механизм, обеспечивающий установление только тех соединений, которые могут поддерживаться сетью, и использование соединениями не более отведенной им полосы пропускания.

Разработка стандартов ATM начиналась с рекомендаций для сети B-ISDN ((Broadband Integrated Services Digital Network) – высокоскоростной сети, использующей ATM как транспортный механизм. Стандарт B-ISDN определяет для ATM интерфейсы UNI и NNI. На базе B-ISDN форум ATM разработал следующие спецификации:

- UNI, PNNI;

- Интегрированный частный интерфейс "сеть-сеть" (Integrated PNNI – IPNNI);

- Эмуляция локальных сетей в среде ATM (LAN Emulation – LANE);

- Многопротокольная маршрутизация в среде ATM (Multiprotocol Over ATM – MPOA);

- Управления в сетях ATM (Interim Local Management Interface – ILMI).

Организацией Internet Engineering Task Force (IETF) был разработан протокол передачи данных IP по сети ATM.

Лекция №16