Качество обслуживания в сетях ATM

Технология ATM изначально обеспечивала качество обслуживания, что находит все большее применение в современных сетях. Эта технология позволяет поль­зователям указывать полный набор запрашиваемых параметров качества обслу­живания. Коммутаторы ATM и сетевые адаптеры предоставляют пользователям доступ к различным классам обслуживания, которые определяются совокуп­ностью параметров качества обслуживания. С появлением пользовательского интерфейса UNI 4.0 появилась возможность прямой установки значения каждо­го параметра.

Для каждого соединения должно заключаться отдельное соглашение по тра­фику, определяющее следующие пункты:

q Параметры трафика, определяющие поток ячеек отправителя;

q Качество обслуживания;

q Проверка пунктов соглашения;

q Определение и поддержание параметров соединения.

Качество обслуживания оценивается на приемной стороне. Для упрощения запросов на предоставление качества обслуживания установлены классы обслу­живания. Параметры, на основании которых определяются классы обслужива­ния, подробно описаны ниже. Применительно к качеству обслуживания Форум ATM выделил три параметра, которые должны быть согласованы при установ­лении соединения. Эти параметры конкретизируют само понятие качества об­служивания. К ним относятся:

q Время задержки при передаче ячеек (Cell Transfer Delay — CTD) — мак­симальное время передачи ячейки от одного узла к другому. Этот параметр метр зависит от задержек при передаче и времени нахождения ячеек в очередях коммутаторов ATM;

q Вариация задержки (Cell Delay Variation — CDV) отражает разницу между максимальным и минимальным временем передачи ячейки между узлами. Эта величина зависит от числа виртуальных соедиений, муль­типлексируемых в один физический канал. Кроме того, на нее влияет из­менение времени задержки ячеек в очередях коммутаторов;

q Процент потерянных ячеек (Cell Loss Ratio — CLR) зависит от качества конкретного физического канала и алгоритма, заложенного в коммутатор для устранения перегрузок.

q Международным союзом электросвязи определены 5 классов служб (табл. 3.5).

Таблица 3.5. Классы служб

Форум ATM определил четыре класса качества обслуживания:

q Первый класс обеспечивает выполнение требований служб класса А. Этот класс обслуживания должен предоставлять характеристики, сопоставимые с параметрами цифровых каналов;

q Второй класс обеспечивает выполнение требований служб класса В. Пред­назначен для мультимедийных приложений и предоставляет произволь­ную скорость передачи;

q Третий класс обеспечивает выполнение требований служб класса С. Пред­назначен для технологий, ориентированных на соединение;

q Четвертый класс обеспечивает выполнение требований служб класса D. Предназначен для технологий, работающих без установления соединения.

Для уменьшения количества протоколов уровня адаптации ATM выделено три признака, по которым проведена классификация приведенных служб: сущес­твует ли временная зависимость между абонентами, постоянная или изменяю­щаяся скорость передачи используется, необходимо ли устанавливать соединение или можно работать без установления соединения. Типичным при­мером класса службы А является передача речи или видео с постоянной ско­ростью. В ATM службу этого класса называют эмуляцией канала. Служба класса В работает с источниками трафика с изменяющейся скоростью передачи (например, передача подвижных изображений). Служба класса С ориентирована на соединение и работает с источниками с изменяющейся скоростью передачи. Служба класса D предназначена для работы без установления соединения.

На основе этих классов Форум ATM определил пять основных служб или услуг, предоставляемых сетью ATM:

q передачу с постоянной скоростью (Constant Bit Rate — CBR);

q передачу в реальном времени с переменной скоростью (real-time Variable Bit Rate - rtVBR);

q передачу с переменной скоростью не в реальном времени (non-real-time Variable Bit Rate - nrtVBR);

q передачу с неопределенной скоростью (Unspecified Bit Rate — UBR);

q передачу с доступной скоростью (Available Bit Rate — ABR).

Коммутатор и конечные станции в сети ATM заключают соглашения по про­пускной способности и задержкам в соединении до того момента, как оно будет установлено. То есть до установления соединения должно быть выполнено со­гласование трафика, или, иными словами, заключение соглашения, которое на­зывается трафик-контрактом.

Когда коммутатор получает запрос на установление виртуального соеди­нения, он выполняет процедуру, называемую контролем за установлением соединения (Connection Admission Control, CAC). Коммутатор, выполняющий процедуру CAC, проверяет наличие доступных ресурсов в канале или порте, через который поступил запрос на установление соединения. Требования, ука­занные в запросе, сравниваются с доступными ресурсами (пропускной способ­ностью, вариацией задержки и т. д.) этого порта коммутатора. Если коммутатор может поддерживать такое соединение, не ущемляя существующие активные соединения, он устанавливает соединение и извещает предыдущий коммутатор о значениях идентификаторов VCI/VPI (виртуального канала и виртуального пути, см. ниже) нового соединения. Если коммутатор не способен поддержать выдвигаемые требования, он блокирует процесс соединения, генерирует специ­альный ответ и возвращает его отправителю или предыдущему коммутатору в пути (рис. 3.3).

Версии пользовательского интерфейса UNI 3.0/3.1 позволяют приложениям запрашивать определенный класс обслуживания во время установления вирту­ального соединения. Приложение при запросе класса обслуживания должно ука­зать характеристики трафика, которые ему нужны. К таким характеристикам относятся пиковая и средняя скорости передачи ячеек, терпимость к дрожанию и т. д. Классы обслуживания, которые устанавливаются административно, опре­деляют конкретное качество обслуживания, например: максимально допустимую задержку и коэффициент потери ячеек. Сеть будет игнорировать запрос на ус­тановление соединения, если требуемый класс обслуживания не может быть поддержан (не затрагивая уже существующие соединения). Приложение может повторить свой запрос позже, требуя тот же самый или другой класс обслу­живания. Следует отметить, что после установления соединения оговоренный класс обслуживания не может быть изменен.

Новая версия пользовательского интерфейса ATM — UNI 4.0 позволяет поль­зователям указывать конкретные значения параметров качества обслуживания в рамках каждого класса. Отличие в том, что уже не нужно выбирать определен­ный класс обслуживания с предопределенными сетевым администратором пара­метрами качества обслуживания. Это должно снять проблемы совместимости между различными провайдерами услуг ATM, так как администраторам разных сетей не придется согласовывать параметры качества обслуживания. Эта задача будет возлагаться на конкретные приложения.

В отличие от маршрутизаторов, коммутаторы ATM с самого начала разраба­тывались с учетом поддержки всех сервисных уровней, даже наиболее строгих, таких как служба CBR. Это позволяет проводить четкую политику управления производительностью сети. Кстати, из-за необходимости гарантирования произ­водительности (в частности) поле полезной нагрузки в ячейке ATM составляет всего 48 байт, что очень мало по сравнению с размером дейтаграммы IP. Про­токолы маршрутизации в технологии ATM, например протокол PNNI, были разработаны с учетом возможности выбора маршрута в зависимости от запро­шенного качества обслуживания. То есть, при выборе маршрута для будущего трафика может использоваться информация о доступной скорости передачи ячеек и вариациях времен задержки. Следует отметить, что маршрутизация тра­фика с учетом качества обслуживания при работе с дейтаграммами IP гораздо более сложный процесс, чем в технологии ATM. Это связано с тем, что в насто­ящее время традиционные протоколы маршрутизации не учитывают вопросы, связанные с качеством обслуживания в сетях TCP/IP.

ATM — это проверенная временем технология, способная гарантировать, если нужно, малую задержку и небольшой эффект дрожания. Она также позволяет обеспечить очень гибкий и жесткий сетевой контроль. Конкурирующие с ATM технологии менее успешно справляются с эффектом дрожания, особенно в ситуа­циях, когда требуется маршрутизация. Кроме того, некоторые конкурирующие технологии (например, протокол RSVP) не прошли проверку временем в боль­ших сетях.

Рекомендации

В локальной сети для подключения персональных компьютеров и серверов к портам коммутатора первого уровня можно использовать Ethernet со скоростями 10/100/1000 Мбит/с, что уменьшает вероятность появления коллизий, устраняет борьбу за пропускную способность и позволяет осуществлять полнодуплексную передачу данных. Такое подключение стоит гораздо дешевле, чем организация каналов ATM. Кроме того, такая схема позволяет задействовать встроенные в большинство новых персональных компьютеров сетевые адаптеры Ethernet.

Технологию Ethernet не рекомендуется использовать для связи коммутато­ров в тех ситуациях, когда приложения чувствительны к вариациям времени задержки. Хотя в некоторых случаях можно просто повысить пропускную спо­собность, установив каналы Fast или Gigabit Ethernet (а это дешевле, чем ATM), это не является универсальным решением, так как последние не могут гаранти­ровать качество обслуживания.

Появление версии API WinSock 2.0 компании Microsoft позволяет применять этот набор интерфейсов для написания мультимедийных приложений, имеющих прямой доступ к службам ATM, в том числе, к качеству обслуживания. Посред­ством WinSock API 2.0 станет возможным простой доступ к мощным средствам ATM (в частности, средствам управления мультимедийным трафиком) из на­стольных приложений.

Использование технологии коммутируемого Ethernet для доступа к магист­рали ATM предполагает использование ATM с качеством обслуживания и протокола RSVP только на границах сети. Интеграция протокола RSVP и тех­нологии ATM выглядит следующим образом (рис. 3.4):

q Приложение запрашивает необходимое качество обслуживания при помо­щи вызова функции API, например такого, как WinSock 2.0;

q Сетевое программное обеспечение рабочей станции или сервера трансли­рует запрос приложения в запрос протокола RSVP, который передается к коммутатору рабочей группы;

q Коммутатор, имеющий порт для подключения к магистрали ATM, пере­водит запрос протокола RSVP в соответствующее качество обслужива­ния ATM. Трафик приложения передается по виртуальному соединению к получателю.

Несмотря на кажущуюся сложность выбора технологии качества обслуживания, исходя из практики, можно сделать вывод, что все возможные случаи можно сгруппировать в три группы. Таблица 3.6 содержит соответствующие рекомен­дации.

Очевидно, что в ближайшие годы сохранится тенденция построения интегри­рованных, многосервисных сетевых магистралей. В таких сетях обработка всего трафика с одинаковым приоритетом приводит к перегрузке. Так, пересылка важ­нейших данных может быть временно заблокирована передачей большого файла. В большинстве организаций уже сейчас выделяются три категории тра­фика: трафик реального времени, трафик обработки транзакций и трафик пере­дачи данных.

Таблица 3.6. Выбор технологии качества обслуживания

Перечисленные

Перечисленные выше проблемы находятся еще в стадии решения. Пока что не существует универсальных апробированных методов борьбы с ними. А сетевой администратор не может полагаться на непроверенные методы. Но и откладывать внедрение качества обслуживания тоже недопустимо. Надеюсь, изложенные в этой главе соображения помогут вам разрешить эту дилему.

Модель и уровни OSI

Все устройства, работающие в одной сети, должны общаться на одном языке — передавать данные в соответствии с общеизвестным алгоритмом в формате, ко­торый будет понят другим устройством. В некоторых случаях, однако, воз­никают ситуации, когда два устройства не понимают друг друга. Различные компании, даже работающие в одной отрасли, имеют различные приорите­ты, подходы к построению сети и т. д. Различия во взглядах разработчиков на фундаментальные основы сети могут привести к несовместимости устройств. Самые первые сети вообще были работоспособны только при условии, что все их компоненты поставлялись одним производителем. Это приводило к тому, что заказчики группировались вокруг ведущих производителей, образовывая как бы клубы, вход в которые был закрыт для приверженцев других фирм. При таком положении вещей замена существующего сетевого оборудования продуктами других производителей означала серьезные денежные затраты.

Взаимодействие устройств подразумевает, что все устройства следуют обще­признанным правилам. Для одобрения этих правил были созданы специальные комитеты и институты по стандартизации. Данные организации формируются из представителей фирм в определенной области промышленности, которые добровольно предлагают свою помощь. Эти добровольцы занимаются разра­боткой и утверждением стандартов, которые должны поддерживаться любым продуктом, претендующим на соответствие стандарту. Продукты, несоответст­вующие стандартам, могут вызывать проблемы в сети. Большинство произво­дителей понимают важность предоставления заказчикам стандартизованных продуктов для построения гибких и открытых сетей.

Эталонная модель OSI

В 1984 году с целью упорядочения описания принципов взаимодействия устройств в сетях Международная организация по стандартизации (International Organization of Standardization — ISO) предложила семиуровневую эталонную коммуникационную модель «Взаимодействие Открытых Систем» (Open System Interconnection, OSI). Модель OSI стала основой для разработки стандартов на взаимодействие систем. Она определяет только схему выполнения необходимых задач, но не дает конкретного описания их выполнения. Это описывается кон­кретными протоколами или правилами, разработанными для определенной технологии с учетом модели OSI. Уровни OSI могут реализовываться как аппаратно, так и программно.

Существует семь основных уровней модели OSI (рис. 4.1). Они начинаются с физического уровня и заканчиваются прикладным. Каждый уровень предо­ставляет услуги для более высокого уровня. Седьмой уровень обслуживает не­посредственно пользователей.

Рис. 4.1. Семиуровневая эталонная модель OSI

Ранее проблемы несовместимости частично сглаживались сравнительно не­большим набором протоколов разного уровня. Но появление новых технологий, таких как Fast Ethernet, l00VG-AnyLan, FDDI привело к повышению неод­нородности локальных сетей. К этому же времени резко расширился список фирм-производителей сетевого оборудования. И сразу возникли проблемы не­совместимости оборудования, в основном, по трем причинам:

q Отсутствие стандарта либо неточная его реализация;

q Использование своего, фирменного, стандарта;

q Одностороннее улучшение действующего стандарта.

Но пользователи прекрасно понимают важность следования стандартам и знают, что лучшие сети — это те, в которых оборудование работает одинаково независимо от поставщика. Иными словами, пользователи хотят получить совместимое оборудование. Помимо прочего, это избавляет от тягостной зависи­мости от одного-единственного поставщика. Появляется свобода выбора. Стан­дарты — ключевой фактор при объединении сетей.

Модель OSI послужила основой для стандартизации всей сетевой индустрии. Кроме того, модель OSI является хорошей методологической основой для изуче­ния сетевых технологий. Несмотря на то что были разработаны и другие модели (в основном, патентованные), большинство поставщиков сетевого оборудования определяет свои продукты в терминах эталонной модели OSI.

Эталонная модель OSI сводит передачу информации в сети к семи отно­сительно простым подзадачам. Каждая из них соответствует своему строго оп­ределенному уровню модели OSI. Тем не менее, в реальной жизни некоторые аппаратные и программные средства отвечают сразу за несколько уровней. Два самых низких уровня модели OSI реализуются как аппаратно, так и программно. Остальные пять уровней, в основном, — программные.

Эталонная модель OSI определяет назначение каждого уровня и правила вза­имодействия уровней (табл. 4.1).

Таблица 4.1. Уровни модели OSI

Модель OSI описывает путь информации через сетевую среду от одной при­кладной программы на одном компьютере до другой программы на другом компьютере. При этом пересылаемая информация проходит вниз через все уров­ни системы. Уровни на разных системах не могут общаться между собой напря­мую. Это умеет только физический уровень. По мере прохождения информации вниз внутри системы она преобразуется в вид, удобный для передачи по физи­ческим каналам связи. Для указания адресата к этой преобразованной информа­ции добавляется заголовок с адресом. После получения адресатом этой информации, она проходит через все уровни наверх. По мере прохождения ин­формация преобразуется в первоначальный вид. Каждый уровень системы до­лжен полагаться на услуги, предоставляемые ему смежными уровнями.

Основная идея модели OSI в том, что одни и те же уровни на разных систе­мах, не имея возможности связываться непосредственно, должны работать абсо­лютно одинаково. Одинаковым должен быть и сервис между соответствующими уровнями различных систем. Нарушение этого принципа может привести к тому, что информация, посланная от одной системы к другой, после всех преоб­разований будет не похожа на исходную.

Проходящие через уровни данные имеют определенный формат. Сообщение, как правило, делится на заголовок и информационную часть. Конкретный фор­мат зависит от функционального назначения уровня, на котором информация находится в данное время. Например, на сетевом уровне информационный блок состоит из сетевого адреса и следующими за ним данными. Данные сетевого уровня, в свою очередь, могут содержать заголовки более высоких уровней — транспортного, сеансового, уровня представления и прикладного. И, наконец, не все уровни нуждаются в присоединении заголовков. Некоторые уровни просто выполняют преобразование получаемых физических данных к формату, подхо­дящему для смежных уровней. На рис. 4.2 проиллюстрирован процесс преобра­зования информации.

Эталонная модель OSI не определяет реализацию сети. Она только описыва­ет функции каждого уровня и общую схему передачи данных в сети. Она служит основой сетевой стратегии в целом.

Протоколы и интерфейсы

Чтобы упростить проектирование, анализ и реализацию обмена сообщениями между компьютерами, эту процедуру разбивают на несколько иерархически свя­занных между собой подзадач.

При передаче сообщений оба участника сетевого обмена должны следовать множеству соглашений. Например, они должны согласовать уровни и форму электрических сигналов, способ определения длины сообщений, договориться о методах контроля и т. п. Соглашения должны быть едиными для всех уровней, от самого низкого уровня передачи битов до самого высокого уровня, определя­ющего интерпретацию информации. Такие формализованные правила, опреде­ляющие последовательность и формат сообщений на одном уровне, называются протоколами. Иерархически организованная совокупность протоколов называ­ется стеком коммуникационных протоколов.

Протоколы соседних уровней на одном узле взаимодействуют друг с другом также в соответствии с четко определенными правилами, описывающими формат сообщений. Эти правила принято называть интерфейсом. Интерфейс определяет набор услуг, которые нижележащий уровень предоставляет вышележащему.

Модель OSI описывает только системные средства взаимодействия, не каса­ясь пользовательских приложений. Приложения реализуют свои собственные схемы взаимодействия, обращаясь к системным средствам. Приложение может взять на себя функции некоторых верхних уровней модели OSI.

Приложение может использовать системные средства взаимодействия не только для организации диалога с другим приложением, выполняющимся на другой машине, но и для получения услуг того или иного сетевого сервиса, например, доступа к удаленным файлам, передачу почты или печати на общем принтере.

Предположим, что приложение обращается с запросом к прикладному уров­ню, например к файловому сервису. На основании этого запроса программное обеспечение прикладного уровня формирует сообщение стандартного формата, в которое помещает служебную информацию (заголовок) и необходимые дан­ные. Затем это сообщение направляется уровню представления. Уровень пред­ставления добавляет к сообщению свой заголовок и передает результат вниз сеансовому уровню, который добавляет свой заголовок и т. д. Наконец, сообще­ние достигает самого низкого, физического уровня, который непосредственно передает его по линиям связи.

Когда сообщение по сети поступает на другую машину, оно последовательно перемещается вверх с уровня на уровень. Каждый уровень анализирует, об­рабатывает и удаляет заголовок своего уровня, выполняет соответствующие функции и передает сообщение вышележащему уровню. Как правило, между взаимодействующими машинами оказываются промежуточные устройства различных типов. На рис. 4.3 показано прохождение информации через проме­жуточную систему (А) типа маршрутизатора и через шлюз (Б), в котором ин­формация поднимается до самого верхнего уровня, так как на шлюзе происходит преобразование протоколов.

В модели OSI различается два основных типа протоколов. В протоколах с установлением соединения (Connection-Oriented Network Service, CONS) - перед обменом данными отравитель и получатель должны сначала установить соеди­нение и, возможно, выбрать протокол, который они будут использовать. После завершения диалога они должны разорвать соединение.

Вторая группа протоколов - протоколы без предварительного установления соединения (Connectionless Network Service, CLNS). Такие протоколы называют­ся также дейтаграммными протоколами. Отправитель просто передает сообще­ние, когда оно готово. В сетях используются как те, так и другие протоколы.

Уровни модели OSI

Физический уровень

Физический уровень — самый низкий в модели OSI. На физическом уровне определяются электрические, механические, функциональные и иные параметры реализации физической связи. Физический уровень описывает процесс прохож­дения сигналов через среду передачи между сетевыми устройствами. Ею может быть медный кабель (коаксиальный кабель, витая пара и т. д.), оптоволокно,

радиоканал. Поэтому к физическому уровню относятся характеристики сред пе­редачи: полоса пропускания, помехозащищенность, волновое сопротивление и др. На этом же уровне определяются характеристики электрических сигналов: фронты импульсов, уровни напряжения или тока передаваемого сигнала, типы кодирования, скорости передачи сигналов. Кроме того, стандартизуются типы разъемов, и определяется назначение каждого контакта.

Функции физического уровня реализуются во всех устройствах, подклю­ченных к сети. В компьютере физический уровень поддерживается сетевым адаптером. Единственным типом оборудования, которое работает только на фи­зическом уровне, являются повторители.

Ethernet

Большинство базовых технологий локальных сетей допускают использование различных спецификаций физического уровня в одной сети. Эти спецификации отличаются средой передачи и способами представления сигналов в среде. На­пример, технология Ethernet, обеспечивающая передачу со скоростью 10 Мбит/с, имеет шесть вариантов реализаций физического уровня: 10BASE-5, 10BASE-2, 10BASE-T, FOIRL, 10BASE-FL и 10BASE-FB. Согласование физических уров­ней выполняют специальные устройства, имеющие интерфейсы с трансиверами различных типов.

Новые технологии опираются на стандарты, делящие физический уровень на две части: часть, зависящую от физической среды, и часть, не зависящую от физической среды. Связь между этими подуровнями детально описывают стан­дарты. Такое разбиение позволяет с большей точностью описать процессы фи­зического уровня.

Как уже было отмечено, технология Fast Ethernet является эволюционным развитием Ethernet. Ввиду необходимости значительно повысить функциональ­ные возможности новой технологии в спецификацию стандарта 802.3 в некото­рые главы были внесены существенные добавления. Таблица 4.2 показывает, что основные отличия Fast Ethernet от Ethernet сосредоточены на физическом уров­не (о подуровнях LLC и MAC канального уровня см. ниже раздел «Канальный уровень»).

Более сложная структура физического уровня в технологии Fast Ethernet объясняется тем, что в ней используются три среды передачи: оптоволоконный кабель, неэкранированная витая пара категории 5 (задействуются две пары) и неэкранированная витая пара категории 3 (задействуются четыре пары), причем по сравнению с вариантами физической реализации Ethernet (их насчитывается шесть) здесь отличия каждого варианта от других глубже (меняются, например, методы кодирования сигналов). Детально определены те подуровни физическо­го уровня, которые не зависят от среды, и выделены остальные подуровни, спе­цифические для каждого варианта.

Для технологии Fast Ethernet разработаны различные варианты физического уровня, которые отличаются не только типом физической среды и электриче­скими характеристиками, но и способом кодирования сигналов и количеством используемых проводников. В результате, физический уровень Fast Ethernet имеет более сложную структуру, чем классический Ethernet (рис. 4.4)

Таблица 4.2. Отличия стека протоколов Ethernet от Fast Ethernet

Рис. 4.4. Структура физического уровня в технологии Fast Ethernet

Физический уровень состоит из трех подуровней: согласования, интерфейса Mil (Media Independent Interface — интерфейса, независящего от среды) и физического уровня (Physical Layer Device, PHY). Последний обеспечивает ко­дирование данных, поступающих от подуровня MAC, для передачи их по физи­ческой среде определенного типа, синхронизацию передаваемых данных, а также их прием и декодирование. Интерфейс МП поддерживает независимый от ис­пользуемой физической среды способ обмена данными между подуровнем MAC и подуровнем PHY. Подуровень согласования нужен для того, чтобы согласо­вать работу подуровня MAC с интерфейсом МП.

Дальнейшим эволюционным развитием Ethernet стала технология Gigabit Ethernet. Как и в стандарте Fast Ethernet, в Gigabit Ethernet не существует еди­ной универсальной схемы кодирования сигнала, которая подходила бы для всех физических интерфейсов. Так, для стандартов 1000BASE-LX/SX/CX используется схема кодирования, отличная от схемы кодирования в стандарте 1000BASE-T. Функцию кодирования выполняет подуровень кодирования, размещенный ниже интерфейса GMII (Gigabit Media Independent Interface), который обеспечивает взаимодействие между уровнем MAC и физическим уровнем. Этот интерфейс является расширением интерфейса МП и может поддерживать скорости переда­чи 10, 100 и 1000 Мбит/с.

FDDI

Таблица 4.3 показывает структуру протоколов технологии FDDI в проекции на эталонную модель OSI. Определены протоколы физического уровня и подуров­ня MAC канального уровня.

Таблица 4.3. Структура протоколов в технологии FDDI

Физический уровень разделен на два подуровня: независящий от среды под­уровень PHY (Physical Media Independent) и зависящий от среды подуровень PMD (Physical Media Dependent). Работу всех уровней контролирует протокол управления станцией SMT (Station Management). Подуровень PMD обеспечива­ет передачу данных от одной станции к другой по конкретной физической среде, а подуровень PHY выполняет кодирование и декодирование данных, циркули­рующих между подуровнем MAC и подуровнем PMD, а также обеспечивает тактирование информационных сигналов.

ATM

Применительно к технологии ATM физический уровень делится на два под­уровня: подуровень согласования с системой передачи (Transmission Convergen­ce, ТС) и подуровень физической среды (Physical Medium — РМ). Подуровень согласования с системой передачи выполняет упаковку ячеек, поступающих с верхнего уровня модели ATM, в передаваемые транспортные кадры. Например, если ячейки ATM передаются через канал ЕЗ (34 Мбит/с), они должны упако­вываться в поле данных кадра ЕЗ. В случае, когда ячейки передаются напрямую по физической линии без использования транспортных кадров, упаковка ячеек не требуется. На этом уровне выполняется также подсчет контрольной суммы и т. д. Подуровень физической среды регламентирует скорость передачи данных и отвечает за синхронизацию между передачей и приемом. В табл. 4.4 перечисле­ны подуровни физического уровня ATM.

Таблица 4.4. Подуровни физического уровня ATM

В настоящее время существуют три организации, определяющие физический уровень технологии ATM: ANSI, ITU/CCITT и Форум ATM.

Стандарт ANSI T1.624 определяет три спецификации физического уровня для одномодового оптоволоконного кабеля, основанные на технологии SONET: STS-1 (51.84 Мбит/с), STS-Зс (155.52 Мбит/с) и STS-12c (622.08 Мбит/с). Кроме того, этот стандарт определяет работу на скорости 44.736 Мбит/с (DS3) с использованием протокола PLCP (Physical Layer Convergence Protocol, прото­кол согласования с физическим уровнем) из стандарта IEEE 802.6.

Рекомендация 1.432 комитета ITU определяет две спецификации физиче­ского уровня, основанные на синхронной цифровой иерархии SDH; STM-1 (155.52 Мбит/с) и STM-4 (622.08 Мбит/с). Ввиду того, что уровни STM-1 и STM-4 соответствуют уровням STS-3d и STS-12c технологии SONET, взаимо­действие между ними организуется достаточно просто. Помимо того, комитет ITU стандартизировал дополнительные спецификации физического уровня: DS1 (1.544 Мбит/с), Е1 (2.048 Мбит/с), DS2 (6.312 Мбит/с), ЕЗ (34.368 Мбит/с), DS3 (44.736 Мбит/с) с использованием PLCP и Е4 (139.264 Мбит/с).

Форум ATM определил четыре спецификации физического уровня для тех­нологии ATM: DS3 (44.736 Мбит/с), 100 Мбит/с, 155 Мбит/с и 622 Мбит/с.

Канальный уровень

Канальный уровень обеспечивает надежную передачу данных через физический канал. Канальный уровень оперирует блоками данных, называемыми кадрами (frame). В локальных сетях используется разделяемая среда передачи. Основ­ным назначением канального уровня является прием кадра из сети и отправка его в сеть. При выполнении этой задачи канальный уровень осуществляет:

q физическую адресацию передаваемых сообщений;

q соблюдение правил использования физического канала;

q выявление неисправностей;

q управление потоками информации.

В технологии ATM канальному уровню модели OSI соответствует уровень ATM. Вместо прямой адресации по мере прохождения ячеек с информацией через коммутаторы ATM в заголовках ячеек происходит преобразование иден­тификаторов виртуальных путей и каналов. Добавляется также новая функция: мультиплексирование н демультиплексирование ячеек.

Для доступа к среде в локальных сетях используются два метода:

q метод случайного доступа;

q метод маркерного доступа.