Режим асинхронной передачи данных в ЛВС

Режим асинхронной передачи (ATM-Asynchronous Transfer Mode) - это высокоскоростная сетевая технология передачи данных, которая обеспечивает транспортировку небольших пакетов-ячеек фиксированного размера (53 байта) со скоростью от 155 Мбит/с до 2,2 Гбит/с [51]. Наименование режима, или технологии АТМ, не вполне удачно, так как есть опасность спутать его с методом асинхронной передачи (лучше было бы пользоваться термином "режим асинхронной доставки"). Технология АТМ может быть реализована как в составе локальной сети, так и в составе глобальной (региональной, корпоративной) сети. Локальные сети, в которых используется эта технология, называются локальными АТМ-сетями.

Основные особенности АТМ-технологии.

1. АТМ ~ асинхронная технология, так как пакеты небольшого размера, называемые ячейками (cells), передаются посети, не занимая конкретных временных интервалов, как это имеет место в линиях связи Т-1 (см. гл. 14). 2. В отличие от большинства протоколов ЛВС, которые не требуют предварительного (перед передачей данных) установления соединения между двумя взаимодействующими оконечными пунктами, технология АТМ ориентирована на установление соединения. После установления соединения АТМ-ячейки маршрутизируют себя сами, поскольку каждая ячейка имеет поля, идентифицирующие соединение, к которому она относится.

3. По технологии АТМ допускается совместная передача различных видов сигналов, включая речь, данные, видеосигналы. Достигаемая при этом скорость передачи (от 155 Мбит/с до 2,2 Гбит/с) может быть обеспечена одному пользователю, рабочей группе или всей сети. В АТМ-ячейке не предусматриваются позиции для определенных видов передаваемых данных, поэтому пропускная способность канала регулируется путем выделения полосы пропускания по требованию.

4. Поскольку передаваемые данные разбиваются на ячейки фиксированного размера, алгоритмы их коммутации реализованы аппаратно. Это позволило устранить задержки, неизбежные при программной реализации коммутации ячеек.

5. АТМ-технология обладает способностью к наращиваемости, т.е. к увеличению размера сети путем каскадного соединения нескольких АТМ. коммутаторов.

6. Технология АТМ допускает использование как постоянных (PVC), так и коммутируемых виртуальных каналов (SVC).

PVC представляет собой соединение (после предварительной настройки) между взаимодействующими пользователями сети, которое существует постоянно. Устройства, связываемые постоянным виртуальным каналом, должны вести довольно громоздкие таблицы маршрутизации, отслеживающие все соединения в сети. Следовательно, рабочие станции, соединенные, PVC, должны иметь таблицы маршрутизации всех остальных станций сети, что нерационально и может вызывать задержки в передаче.

Коммутируемые виртуальные каналы (SVC) позволяют устранить необходимость ведения сложных таблиц маршрутизации и таким образом повысить эффективность функционирования сети. Здесь соединение устанавливается динамически, при этом используются АТМ-маршрутизаторы. В отличие от традиционных маршрутизаторов, которые требуют физического подключения сетевого сегмента к каждому из своих портов, в АТМ-маршрутизаторах используется не физическая архитектура с ориентацией на соединения, а виртуальная сетевая архитектура, ориентированная на протоколы. Такие маршрутизаторы необходимы и удобны для создания виртуальной сети, для которой характерной является возможность переключения пользователей, находящихся в любой точке сети, с одного сегмента на другой с coxpa-нением виртуального адреса рабочей группы, что упрощает администратору сети задачу учета изменений списка пользователей.

7. При использовании АТМ-технологии в сетях масштаба предприятия она способна обрабатывать графики различных классов.

В существующих спецификациях предусмотрены четыре класса трафика, которые могут быть в режиме АТМ [51]:

Класс А - синхронный трафик с постоянной скоростью передачи и с предварительным установлением соединения. Протокол, обслуживающий трафик этого класса, предназначен для обеспечения потребностей в сетевых услугах при передаче информации с постоянной скоростью (передача и прием АТМ-ячеек по АТМ-пути осуществляются с одной и той же скоростью). Примеры такого графика - несжатая речь, видеоинформация.

Класс В - синхронный трафик с переменной скоростью передачи и с предварительным установлением соединения (например, сжатая речь, видеоинформация). Здесь, как и в случае трафика класса А, необходимы синхронизация аппаратуры отправителя и получателя и предварительное установление связи между ними, но допускается переменная скорость передачи. Данные передаются через фиксированные промежутки времени, но их объем в течение сеанса передачи может изменяться. Если объем передаваемых данных превышает фиксированный размер одной ячейки, эти данные разбиваются на несколько ячеек, сборка которых осуществляется в пункте назначения.

Класс С - асинхронный трафик с переменной скоростью передачи и с предварительным установлением соединения. Здесь синхронизация аппаратуры отправителя и получателя не требуется. Такой способ передачи необходим в сетях с коммутацией пакетов (сети Х.25, Internet, сети с ретрансляцией кадров). Трафик класса С, видимо, станет основным для передачи данных в глобальных сетях.

Класс D - асинхронный трафик с переменной скоростью передачи и без установления соединения. Протокол, управляющий доставкой трафика класса D, разработан для обеспечения многобитовой коммутации данных (SMDS) без установления соединения. В этом протоколе предусматривается использование кадров переменной длины: с помощью передатчика каждый кадр SMDS делится на сегменты фиксированного размера, которые помещаются в АТМ-ячейки; приемник собирает сегменты в исходный кадр, завершая таким образом процесс, который называется сегментацией и сборкой.

Режим асинхронной передачи основан на концепции двух оконечных пунктов сети (абонентских систем, терминалов), осуществляющих связь друг с другом через совокупность промежуточных коммутаторов. При этом используются интерфейсы двух типов: интерфейс пользователя с сетью (UNI - User-to-Network Interface) и интерфейс между сетями (NNI — Network-to-Network Interface). UNI соединяет устройство оконечного пользователя с общедоступным или частным АТМ-коммутатором, а NNI представляет собой канал связи между двумя АТМ-коммутаторами сети.

Соединение между двумя оконечными пунктами сети возникает с того момента, когда один из них передает через UNI запрос в сеть (напомним, что АТМ-технология ориентирована на предварительное установление соединения). Этот запрос через цепочку АТМ-коммутаторов отправляется в пункт назначения для интерпретации. Если узел-адресат принимает запрос на соединение, то в АТМ-сети между двумя пунктами организуется виртуальный канал. UNI-устройства этих пунктов и промежуточные узлы сети (т. е. АТМ-коммутаторы) обеспечивают правильную маршрутизацию ячеек за счет того, что каждая АТМ-ячейка содержит два поля - идентификатор виртуального пути (VPI - Virtual Path Identifier) и идентификатор виртуального канала (VCI - Virtual Circuit Identifier). Информация, содержащаяся в полях VPI и VCI АТМ-ячейки, используется для однозначного решения задачи маршрутизации даже в случае, если у оконечной системы организовано несколько виртуальных связей.

В настоящее время АТМ-технология находится в стадии разработки. Головной организацией в разработке международных стандартов на АТМ является организация АТМ Forum, включающая свыше 350 поставщиков оборудования для частных и общедоступных компьютерных сетей. Для широкого внедрения АТМ-технологии в сетях предприятий необходим комплект спецификаций на эмуляцию АТМ - ЛВС. Это позволит, используя недорогие мосты, эффективно и с низкими затратами доставлять данные в пакетах существующих ЛВС к высокоскоростным АТМ-портам путем отображения адреса реальной ЛВС в АТМ-адрес.

Другая крупная проблема, связанная с внедрением АТМ в локальных сетях, состоит в том, что протоколы ЛВС не рассчитаны на эффективную работу в среде АТМ-коммутаторов. Поэтому планируется модернизация протокола межсетевого обмена пакетами (IPX), новая версия которого будет Предоставлять транспортные услуги АТМ.