Проектирование сетевой инфраструктуры (лекции) / Лекция 7 Технология АТМ
Технология АТМ представляет собой дальнейшее развитие принципов, которые были положены в основу технологий ISDN и Frame Relay.
Технологии N-ISDN, X.25 и Frame Relay не могли обеспечить возможность построения достаточно качественной и гибкой цифровой сети с интегрированными услугами.
Технология N-ISDN обеспечивала гарантированное качество обслуживания, однако, не обладала необходимой гибкостью и не обеспечивала высокие (более 2 Мбит/сек) скорости передачи данных.
Технология Frame Relay обеспечивала большие, чем технология N-ISDN скорости передачи данных и достаточную эффективность использования ресурсов физического канала, однако, она не обеспечивала выделения гарантированной полосы пропускания для передачи трафика, который чувствителен к задержкам (оцифрованный голос), то есть необходимого качества обслуживания.
Аббревиатура ATM означает Asynchronous Transfer Mode (в дословном переводе — технология асинхронной передачи). Термин «асинхронный» в названии технологии указывает на её отличие от синхронных технологий с фиксированным распределением пропускной способности канала между информационными потоками (TDM, ISDN). Существенные отличия технологии АТМ от ISDN и Frame Relay заключается в том, что блок данных АТМ, ячейка, имеет фиксированную длину — 53 байта. Фиксированная длина ячейки АТМ обеспечивает гарантированное постоянное время её обработки на коммутирующем оборудовании, и следовательно — возможность обеспечения гарантированного качества обслуживания информационных потоков пользователя.
Технология АТМ обеспечивает информационное взаимодействие на двух уровнях, которые соответствуют канальному и физическому уровням модели OSI.
АТМ — коммутаторы представляют собой быстродействующие специализированные вычислительные устройства, которые аппаратно реализуют функцию коммутации ячеек ATM между несколькими своими портами.
Устройства CPE (Customer Premises Equipment) обеспечивают адаптацию информационных потоков пользователя для передачи с использованием технологии ATM.
Для передачи данных в сети ATM организуется виртуальное соединение — virtual circuit (VC).
Идентификаторы виртуального соединения ATM
В пределах интерфейса NNI виртуальное соединение определяется уникальным сочетанием идентификатора виртуального пути (virtual path identifier) и идентификатора виртуального канала (virtual circuit identifier).
Виртуальный канал представляет собой фрагмент логического соединения, по которому производится передача данных одного пользовательского процесса.
Виртуальный путь представляет собой группу виртуальных каналов, которые в пределах данного интерфейса имеют одинаковое направление передачи данных.
Коммутатор АТМ состоит из двух коммутаторов — коммутатора виртуальных путей и коммутатора виртуальных каналов. Эта особенность организации АТМ обеспечивает дополнительное увеличение скорости обработки ячеек.
ATM коммутатор анализирует значения, которые имеют идентификаторы виртуального пути и виртуального канала у ячеек, которые поступают на его входной порт и направляет эти ячейки на один из выходных портов.
Для определения номера выходного порта коммутатор использует динамически создаваемую таблицу коммутации.
Ячейка состоит из двух частей: поле заголовка занимает 5 байт и ещё 48 байт занимает поле полезной нагрузки.
В заголовке ячейки содержатся следующие поля:
• Virtual Path Identifier (VPI)
• Virtual Ccircuit Identifier (VCI)
• Congestion Loss Priority (CLP)
Поля идентификаторов VPI и VCI
Идентификаторы VPI и VCI используются для обозначения виртуальных соединений ATM.
Поле типа нагрузки PT
В этом поле располагается информация, которая определяет тип даных, которые находятся в поле полезной нагрузки ячейки АТМ.
Бит понижения приоритета CLP
Бит CLP в ячейке АТМ имеет такое — же значение, как бит DE в кадре Frame Relay.
Поле контрольной суммы заголовка HEC
В поле HEC размещается проверочная контрольная сумма 4-х предыдущих байтов заголовка.
Поле Generic Flow Control (GFC)
Поле GFC содержат только ячейки АТМ которые передаются через интерфейс UNI. Содержимое этого поля используется в тех случаях, когда один ATM UNI интерфейс обслуживает несколько станций одновременно.
Спецификация ATM forum 4.0 определяет пять основных классов данных, которые используются в технологии АТМ.
• Real Time Variable Bit Rate (RT-VBR)
• Non-Real Time Variable Bit Rate (NRT-VBR)
Уровни информационного взаимодействия ATM
Физический уровень взаимодействия АТМ
На этом уровне определяются способы задания границ и правила упаковки ячеек АТМ в кадры физического уровня.Физический уровень АТМ функционально делится на два подуровня —
• Уровень физической среды (physical medium sub-layer)
• Уровень преобразования (transmission convergence sub-layer)
Канальный уровень взаимодействия АТМ
Информационное взаимодействие на канальном уровне ATM осуществляется на двух подуровнях:
• Канальный уровень АТМ (уровень АТМ)
На уровне АТМ определяются процедуры и выполняются основные функ-ции, которые обеспечивает технология ATM:
• Создание виртуальных соединений
• Управление виртуальными соединениями
• Обеспечение необходимого уровня обслуживания
Назначением данного уровня является определение процедур в соответствии с которыми выполняется преобразование блоков данных верхних уровней в поток ячеек АТМ. Для того, чтобы преобразование в ячейки оптимальным образом соответствовало типу трафика пользователя, применяется несколько стандартных уровней адаптации АТМ:
• ATM Adaptation Layer1 (AAL1)
• ATM Adaptation Layer3/4 (AAL3/4)
• ATM Adaptation Layer5 (AAL5)
Уровень адаптации AAL1 предназначен для обеспечения передачи по сетям АТМ трафика типа CBR (оцифрованный голос, видеоконференции).
Уровень адаптации AAL3/4 предназначен для обеспечения передачи по сетям АТМ блоков данных SMDS (Switched Multi megabit Data Service).
Данный уровень адаптации наиболее часто используется для передачи по сетям АТМ трафика локальных вычислительных сетей и имеет специальное название — SEAL (Simple and Efficient Adaptation Layer).