Виртуальные пути и виртуальные каналы

Виртуальное соединение — это логический канал между двумя конечными устройствами в сети ATM, который используется для доставки ячеек. В стан­дартах, определенных Форумом ATM, логическое соединение, устанавливаемое между двумя конечными станциями ATM, называется соединением по виртуаль­ному каналу (Virtual Channel Connection, VCC). VCC — это соединение, содер­жащее один или более виртуальных каналов VC (Virtual Channel).

Виртуальный канал — это однонаправленное соединение для передачи ячеек, имеющих единый идентификатор. При своем создании виртуальный канал получает идентификатор виртуального канала (Virtual Channel Identifier, VCI). Этот идентификатор используется устройством, участвующим в процессе пере­дачи данных, для определения направления коммутации ячеек, принадлежащих этому виртуальному каналу. Иными словами, идентификатор используется ком­мутаторами ATM для перенаправления полученных ячеек на определенный порт. Необходимо пояснить, что в сети ATM может одновременно работать мно­жество виртуальных соединений. Соединение не определяется единственным виртуальным каналом с одним идентификатором. Соединение проходит как бы через цепочку виртуальных каналов (или, как будет сказано ниже, через цепочку звеньев виртуального канала), имеющих разные идентификаторы. Идентификатор изменяется при передаче ячеек от коммутатора к коммутатору. То, как именно он изменяется, определяется по таблицам коммутации, создаваемым на комму­таторах. Данная схема позволяет коммутатору определить, куда слать ячейку после ее получения.

Виртуальный путь (Virtual Path, VP) — это путь, объединяющий группу од­нонаправленных виртуальных каналов, которые имеют общий идентификатор виртуального пути. Эти виртуальные каналы, объединенные виртуальным путем, имеют схожие требования к сети, но могут работать с разными абонента­ми. Как и виртуальные каналы, виртуальные пути имеют свой идентификатор, называемый идентификатором виртуального пути (Virtual Path Identifiers, VPI).

По аналогии с идентификаторами виртуальных каналов этот идентификатор присваивается ячейкам и используется при их коммутации с одного порта на другой. На рис. 11.1 показано соответствие между виртуальными каналами и виртуальными путями.

Могут использоваться и другие термины. Так, для соединения по виртуаль­ному каналу используется понятие звена виртуального канала (Virtual Channel Link, VCL). Тогда соединением по виртуальному каналу (VCC) называется по­следовательность звеньев виртуальных каналов (рис. 11.2).

Соединение по виртуальному каналу обладает следующими характерными особенностями:

q Создается и закрывается функциями верхних уровней;

q Поддерживает качество обслуживания;

q Может быть как коммутируемым, так и постоянным;

q Получение ячеек происходит в порядке их передачи;

q Поддерживает двунаправленный и однонаправленный поток данных;

q Резервирует определенные значения VCI для ряда специфичных функций;

q Пропускная способность может различаться в разных направлениях обмена.

Промежуток между точками, в которых происходит назначение и преобразо­вание идентификаторов виртуальных путей, называется звеном виртуального пути (Virtual Path Link, VPL). Соответственно, последовательность звеньев виртуальных путей называют соединением виртуальных путей (Virtual Path Connection, VPC) (рис. 11.3). VPC обладает примерно теми же характерными особенностями, что и VCC.

Механизм коммутации ячеек через сеть ATM базируется на технологии об­мена меток (label swapping), которая используется и в других сетях с коммутацией пакетов, например, Х.25 или Frame Relay. Технология эта проста: каждый пакет содержит логический идентификатор соединения (LCID). На каждом коммутаторе существует таблица коммутации, которая определяет соответствие между LCID входящего порта и новым LCID для выходящего порта. Данный процесс продолжается до тех пор, пока пакет не достигает получателя.

Технология обмена меток является достаточно эффективной. Механизм, требуемый для извлечения и обработки LCID, не очень сложен, так как LCID обычно имеет длину в несколько бит. Не существует сетевых адресов или обоб­щенных идентификаторов соединений из конца в конец, о которых нужно за­ботиться. Коммутация может выполняться коммутатором либо на аппаратном, либо на программном уровне, и, по существу, является основной операцией, выполняемой коммутатором. Это приводит к уменьшению времени, затрачивае­мого на коммутацию, что очень важно для критичного к задержкам трафика.

Как уже говорилось выше, таблица коммутации может формироваться либо вручную, либо с помощью протоколов сигнализации. Вручную таблица форми­руется администратором сети при установлении нового постоянного соеди­нения, а протоколы сигнализации формируют эту таблицу всякий раз при создании коммутируемого виртуального соединения. Эта таблица должна быть сформирована до того, как поступит первый пакет. Таким образом, можно ска­зать, что все решения о коммутации приняты еще до того, как поступает первый пакет пользовательских данных.

В технологии ATM LCID является комбинацией полей VPI и VCI в заголов­ке ячейки (см. ниже). После того как соединение установлено (вручную или автоматически), коммутаторы, расположенные между конечными станциями, имеют таблицы коммутации, содержащие сведения о том, куда необходимо на­правлять ячейки. В таблицы занесена следующая информация: адрес порта, из которого приходят ячейки, и значения (входящие) VCI/VPI. Таблицы также определяют, какие значения (выходящие) VCI и VPI коммутатор должен запи­сать в заголовки ячеек перед тем, как их передать далее.

Так как существует две иерархических составляющих виртуального соедине­ния — виртуальный путь и виртуальный канал со своими идентификаторами, — то и коммутация выполняется на двух уровнях. Первый уровень — это коммутация виртуальных путей, при которой для них заводится соответствующая таблица.

Рассмотрим пример (рис. 11.4), в котором коммутатор имеет четыре физи­ческих порта. Для каждого порта существует один виртуальный путь и одна таблица коммутации виртуальных путей, содержащая одну запись для данного порта. Приведем таблицу коммутации виртуальных путей для порта 1 (табл. 11.2).

Когда ячейка поступает на порт 1 коммутатора, проверяется поле VPI в ее заголовке. Оно используется для определения подходящей записи в таблице коммутации для этого порта. В рассматриваемом примере ячейка с полем VPI=1 поступает на порт 1 и она должна быть отправлена на порт 4 с измененным значением поля VPI=6. Значение поля VCI заголовка не изменяется.

На втором уровне коммутации происходит коммутация виртуальных каналов (VC). В добавление к таблице коммутации виртуальных путей для каждого порта существует также таблица коммутации виртуальных каналов для каждого виртуального пути. Приведем схему коммутатора, аналогичного тому, что пока­зан на рис. 11.4, осуществляющего коммутацию каналов на выходном порту 4 (рис. 11.5).

И на рис. 11.4, и на рис. 11.5 показаны два уровня коммутации: коммутация виртуальных путей и коммутация виртуальных каналов. Приведем таблицу ком­мутации виртуальных каналов для порта 1 коммутатора с рис. 11.5 (табл. 11.3).

Таблица 11.3. Таблица коммутации VC

Для ячейки, поступающей на порт 1 коммутатора, определяется подходящая запись в таблице коммутации виртуальных путей. Ячейка со значением для VPI=1 должна быть отправлена на порт 4 с измененным значением поля VPI=6. Кроме проверки таблицы коммутации виртуальных путей, проверяется также таблица коммутации виртуальных каналов для значения поля VPI=1. В приве­денном примере ячейка со значением поля VCI=21, поступившая на порт 1, должна быть отправлена на порт 4 со значением VCI=51. Вторая запись в таб­лице коммутации виртуальных каналов для VPI=1 указывает на то, что ячейка с VCI=22 должна быть отправлена на порт 4 коммутатора со значением VCI=52.

На рис. 11.6 иллюстрируется преобразование значений VPI и VCI в простой сети ATM, состоящей из двух коммутаторов ATM А и В, к которым подключены станции С и D, соответственно. В этом примере отправитель (станция С) пере­дает ячейки получателю (станции D). Эти ячейки передаются в сети через уста­новленное виртуальное соединение до порта 1 коммутатора А. Заголовок ячейки содержит поля VPI и VCI, каждое из которых проверяется коммутатором. Срав­нивая значения этих полей с записями в своей внутренней таблице коммутации, коммутатор А определяет, что ячейки со значениями VCI=41 и VPI=12, по­лученные на порт 1, должны быть переданы на порт 2. После этого коммутатор изменяет эти поля для прохождения ячеек по другому виртуальному каналу и заносит в заголовок ячеек VCI=15 и VPI=62.

После того как коммутатор А передал ячейки через порт 2, они поступают на порт 1 коммутатора В. Когда коммутатор В получает ячейки, он не знает о том, что ячейки изначально имели другие значения полей VCI/VPI. Коммутатор В сравнивает поступившие значения идентификаторов со своей собственной таб­лицей коммутации и определяет, что ячейки с полями VPI=62 и VCI=15, полу­чаемые на порт 1, должны быть переданы на порт 2 со значениями полей VPI=73 и VCI=19. Ячейки с новыми идентификаторами передаются станции D.

В более сложных сетях различные виртуальные соединения могут проходить по одному и тому же отрезку (звену) виртуального пути. На рис. 11.7 показана сеть ATM, в которой одновременно происходит передача данных между двумя парами абонентов — станциями C/D и E/F. Первая пара абонентов работает аналогично уже рассмотренному примеру. Отправляющая станция Е намеревается передать серию ячеек через существующее виртуальное соединение стан­ции-получателю F.

Когда коммутатор А обрабатывает ячейки от станции Е, он определяет, что трафик от этой станции имеет те же требования к сети, что и трафик от станции С. Так как передаваемые ячейки должны иметь локально уникальный идентифика­тор VCI для передачи по своему виртуальному каналу, ячейкам от станции Е присваивается незадействованный идентификатор, например, VCI=48. Но поля VPI на участке между коммутаторами А и В одинаковы у всех ячеек (так как участок — отрезок виртуального пути — один и тот же). Поэтому у ячеек стан­ций С и Е VPI=62 на этом участке. Коммутатор В работает так же, как описано в предыдущем примере.

Следует отметить, что комбинация полей VPI/VCI — это не адрес. Она не указывает ни на адрес отправителя, ни на адрес получателя информации. Пра­вильнее сказать, что это некий ярлык, по которому можно идентифицировать ячейки и передавать их через сеть ATM в требуемом направлении.

Установление соединений ATM

До того как конечные системы в сети ATM начнут взаимодействовать друг с другом, они должны установить между собой коммутируемое виртуальное со­единение. Установлению соединения предшествует отправка запроса от отпра­вителя. Такой запрос извещает сеть ATM о том, что требуется соединение. Вся работа по установлению соединения, его поддержке и завершению возложена на протокол сигнализации: который реализуется общим и частным интерфейсами UNI. Таким образом, сфера действия этого протокола ограничена участком: ко­нечная станция—коммутатор ATM, между которыми и происходит интенсивный обмен сообщениями.

В начале взаимодействия отправитель передает запрос коммутатору ATM, к которому он подключен напрямую. Коммутатор идентифицирует этот запрос, так как он помечается отправителем определенными значениями полей VCI и VPI. Комбинация VCI/VPI, которая идентифицирует запрос на установление соединения, определена в спецификации ATM: VCI = 5, VPI = 0. Коммутатор ATM, получив запрос с такими значениями идентификаторов, рассматривает его как запрос на установление соединения.

Запрос на установление соединения от отправителя — это содержащаяся в ячейках комбинация извещений, адресной информации и других необходимых сведений. К ним относятся адрес отправителя и параметры качества обслужива­ния, необходимые для установления соединения с нужным адресатом.

После того как коммутатор ATM идентифицировал запрос, он возвращает сообщение о начале обработки запроса, и с этого момента производится непо­средственный процесс разрешения адресов.

Всю совокупность сигнальных сообщений в сети ATM можно разделить на четыре группы:

q установление соединения,

q отслеживание статуса соединения,

q завершение соединения,

q обслуживание соединений точка-группа.

В первую группу входят следующие основные сообщения (рис. 11.8):

q SETUP. Посылается отправителем ближайшему коммутатору ATM через интерфейс UNI и ближайшим (к получателю) коммутатором получателю. Используется для инициирования процедуры установления соединения и содержит необходимую для этого информацию, такую как адрес получате­ля, параметры качества обслуживания и т. д.;

q CALL PROCEEDING. Посылается отправителем в сеть и из сети получа­телю для указания того, что процесс установления соединения иницииро­ван;

q CONNECT. Посылается получателем в сеть и из сети отправителю для извещения о том, что получатель принял запрос на установление соедине­ния;

q CONNECT ACKNOWLEDGE. Посылается из сети получателю для изве­щения о том, что запрос отправителем принят.

Вторая группа — это сообщения между абонентами для согласования статуса соединения.

Когда конечной станции в сети ATM необходимо завершить соединение, она инициирует процесс закрытия соединения. Этот процесс протекает в обратном порядке по отношению к установлению соединения. Он разрывает связь, ус­тановленную между абонентами в сети ATM. Ресурсы коммутаторов, которые были задействованы для поддержания этого соединения, освобождаются и могут быть использованы для поддержки новых соединений.

Конечная станция, завершающая соединение, передает специальное сообще­ние коммутатору, к которому она подключена. Если в соединении участвовали только один коммутатор и два абонента, коммутатор посылает это сообщение обоим абонентам. Станции решают, закрывать соединение или нет, и если они согласны разорвать соединение, коммутатор удаляет пары значений VCI/VPI из своей таблицы коммутации,

В сложных сетях, состоящих из множества коммутаторов, сообщение о завер­шении должно пройти между всеми коммутаторами, поддерживающими соеди­нение. Первый коммутатор в цепи преобразует формат ячейки UNI в формат PNNI, затем ячейке передается следующему коммутатору с использованием пары идентификаторов VCI/VPI, ассоциированных с соединением. После того как коммутатор послал сообщение о завершении, он удаляет эту пару идентифи­каторов из своей таблицы и обновляет текущую информацию о доступных ре­сурсах.

При передаче сообщения о завершении от коммутатора к коммутатору, они последовательно закрывают соединение. После того как соединение закрыто, его ресурсы становятся доступными для новых соединений или могут быть перена­значены для других функционирующих соединений, нуждающихся в дополни­тельных ресурсах.

В третью группу входят следующие основные сообщения (рис. 11.9):

q RELEASE. Посылается одним из абонентов для указания сети завершить соединение. Может посылаться сетью для извещения о том, что соеди­нение должно быть завершено, и что получатель сообщения должен осво­бодить виртуальный канал после посылки сообщения RELEASE COMPLETE;

q RELEASE COMPLETE. Посылается одним из абонентов или сетью для указания на то, что виртуальный канал должен быть освобожден.

Процедура установления соединения типа точка-группа определена в специ­фикации UNI 3.1, разработанной Форумом ATM. Коммутируемое виртуальное соединение такого типа позволяет одному устройству в сети ATM взаимодейст­вовать с несколькими устройствами. Поток информации от отправителя тиражируется и распределяется сетью между всеми получателями, подключенными к данному соединению. Отправитель в таком соединении называется корнем, а получатели — листьями дерева доставки. Корень дерева устанавливает соедине­ние с одним из листьев, используя стандартную схему установления соединения. После этого остальные листья могут либо добавляться, либо удаляться.

В четвертую группу, обслуживающую соединения точка-группа, входят сле­дующие сообщения (рис. 11.10):

q ADD PARTY. Служит для добавления листа к существующему соедине­нию точка-группа;

q ADD PARTY ACKNOWLEDGE. Служит для подтверждения успешного добавления нового листа к соединению;

q ADD PARTY REJECT. Указывает на то, что запрос на добавление нового листа не был удовлетворен;

q DROP PARTY. Используется для удаления листа из существующего со­единения;

q DROP PARTY ACKNOWLEDGE. Подтверждение предыдущего сооб­щения.

Ячейки ATM

В технологии ATM для передачи данных и служебной информации используют­ся небольшие фиксированного размера элементы данных, называемые ячейками. При этом, имея фиксированный размер, ячейки различаются по сфере исполь­зования. В каждом конкретном случае ячейки имеют свой уникальный фор­мат. Формат этих ячеек определяют специальные рабочие характеристики сетей ATM. В некоторых случаях ячейки более эффективны по сравнению с кадрами, в других случаях их использование приводит к определенным ограничениям.

Традиционные сети используют кадры переменной длины, которые генериру­ются отправителем. При этом их длина должна находиться в определенных пределах. Фактически, генерируемый кадр зависит от объема передаваемых дан­ных. Например, кадр в сети Ethernet имеет минимальный размер 64 байта, а максимальный — 1518 байт. В некоторых сетях на базе технологии Token Ring размер кадра может достигать 18 000 байт. Эти кадры с переменной длиной яв­ляются очень эффективными при передаче большого объема данных, так как требуется намного меньше кадров. Это особенно заметно в сетях с ограниченной пропускной способностью.

Тем не менее кадры с переменной длиной значительно усложняют предска­зание возможного поведения сети в тех или иных ситуациях. Задержка, которую могут вносить кадры на участке сети между отправителем и получателем, зависит от множества факторов, тесно связанных с размером самого кадра.

Каждое сетевое устройство, через которое передаются кадры, читает их, анали­зирует служебную информацию и передает далее. Некоторые сетевые устройства, такие как коммутаторы и мосты, должны после анализа служебной информации в кадре определить порт, на который нужно переслать кадр. Другие более слож­ные устройства, такие как маршрутизаторы, помимо проверки полей, выполняют модификацию их содержимого. В результате, задержка, возникающая при пере­даче кадра через сетевые устройства, может быть достаточно большой.

Для большинства приложений величина задержки не играет существенной роли. Однако обработка аудио- и видеоинформации очень чувствительна ко всем видам задержек в сети. Когда задержка может быть предсказана и гаранти­рована, обмен аудио- и видеоинформацией происходит намного проще.

Сети с передачей ячеек

Передача ячеек — это один из видов технологии коммутации пакетов. В основе этой технологии лежит ретрансляция трафика с использованием адреса получа­теля, содержащегося в самом пакете. Технология коммутации пакетов не нова; некоторые из ее реализаций восходят к 1970 году (например Х.25). В табл. 11.4 описаны элементы коммутации, используемые в существующих технологиях.

Таблица 11.4. Элементы коммутации

Так как пакеты несут различный объем информации, это опять-таки приво­дит к задержкам из-за того, что обрабатывающему оборудованию требуются специальные временные таймеры и механизмы для определения того факта, что исходная информация принадлежит одному пакету.

Для борьбы с задержками и накладными расходами при обработке был пред­ложен новый подход, при котором в сети передавались ячейки фиксированной длины, а не пакеты переменной длины.

В начале 1992 года этот подход сформировался в новую технологию коммута­ции ячеек, которая была названа ATM. В этой технологии использовались относи­тельно короткие (53 байта) ячейки фиксированной длины, которые служат для передачи информации как через частные сети, так и через сети общего пользования. Достоинством этой технологии является ее возможность с большой скоростью передавать большие объемы данных, в том числе аудио- и видеоинформацию.

Так как ячейка имеет длину гораздо меньшую, чем длина типичного кадра, коммутацию и передачу ячейки следующему получателю можно осуществить значительно быстрее, чем для кадра. Однако слишком малый размер ячейки также недопустим. Величина 53 байта является неким компромиссом между стремлением получить низкую задержку при коммутации и желанием увеличить емкость единицы передачи данных. Организации, которые планировали переда­вать по сетям ATM голосовую информацию, предлагали остановиться на мень­шем размере ячейки, так как в этом случае требуется меньше времени для занесения в нее оцифрованной речи и ячейка быстрее передается по сети. Их оппоненты, нацеленные на передачу данных, предлагали выбрать больший раз­мер ячейки, так как это повышает эффективность передачи.

Сеть с использованием ячеек фиксированного размера становится достаточ­но предсказуемой. Когда коммутатор получает первый байт ячейки, он твердо знает, что ячейка закончится на 53-м байте. Эта предсказуемость позволяет ком­мутатору ATM вносить гораздо меньшую общую задержку и управлять ею. Небольшой размер ячеек и их заголовков позволяет коммутаторам ATM выпол­нять коммутацию чрезвычайно быстро, используя только аппаратную логику. Вместо того чтобы считывать содержание кадра во внутреннюю память и проверять его поля для выполнения коммутации или маршрутизации, коммутатор ATM спо­собен быстро проанализировать короткую ячейку и после этого действовать гораздо быстрее, чем обычный коммутатор или машрутизатор в локальной сети.

Так как ячейки унифицированы (в отличие от кадров), коммутаторы после мультиплексирования могут направлять ячейки, поступающие от различных станций, в один физический канал.

Служебная информация, записанная в заголовке ячейки, уменьшает и так небольшой объем ячейки, доступный для полезной информации. Как следствие, необходимо гораздо больше ячеек для передачи одного и того же объема инфор­мации по сравнению с кадрами.

Формат ячеек ATM

53 байта ячейки используются следующим образом: пять байт занимает заголо­вок, а оставшиеся 48 байт отведены под поле данных (рис. 11.11). Поля заголовка содержат: адресную информацию, информацию для определения качества передачи и контрольную информацию. Сетевые устройства ATM ис­пользуют поле заголовка для коммутации ячеек в нужном направлении.

Рис. 11.11. Общий формат ячейки ATM

48-байтное поле данных ячейки содержит полезную информацию, которая передается по сети. Практически любой тип данных может быть помещен в это поле. Коммутаторам в сети ATM не нужно ничего знать о содержании этого поля для отправки ячеек получателю — всю необходимую информацию комму­татор может получить из заголовка. В некоторых технических документах, пос­вященных технологии ATM, поле данных ячейки может называться полем полезной нагрузки (payload).

Хотя в сети ATM все ячейки имеют один размер и используются во всех случаях сетевого взаимодействия, существует несколько признаков, по которым можно проводить классификацию ячеек. При этом на основе этих признаков определяются способы обработки их сетью и типы устройств, их использующих. Классификацию можно проводить по принадлежности к интерфейсам сети ATM. Существует два различных формата ячеек: первый для интерфейса UNI, второй — для NNI. Различие между этими форматами состоит в том, что 4 бита, использующиеся для управления потоком (Generic Flow Control, GFC) в заго­ловке ячейки UNI, в интерфейсе NNI применяются для идентификации вирту­ального соединения. Это приводит к тому, что управление потоком недоступно для интерфейса NNI. Расширение поля идентификации виртуальных соедине­ний в больших сетях необходимо, так как возможных виртуальных соединений намного больше. Это также способствует более эффективной коммутации ячеек.

Ячейки формата UNI

Ячейки формата UNI используются для взаимодействия абонентов, при форми­ровании запроса на установление соединения от отправителя к коммутатору и для обработки трафика, направляемого по установленному соединению. На рис. 11.12 показан заголовок ячейки формата UNI.

Рис.11.12. Заголовок ячейки формата UNI

Заголовок ячейки формата UNI содержит следующие поля:

q GFC (Generic Flow Control) — поле общего управления потоком. Эти че­тыре бита имеют значение только при взаимодействии конечного устрой­ства с соседним коммутатором ATM и используются для контроля нагрузки на соединение. Форум ATM в спецификациях UNI 3.0/3.1 рекомендовал устанавливать биты этого поля в нули. Это поле может использоваться для некоторых специфических целей, таких как идентификация множества пользователей, которые используют один интерфейс ATM, или перена­правление трафика с различными классами обслуживания для обеспече­ния качества обслуживания;

q VPI (Virtual Path Identifier) — идентификатор виртуального пути;

q VCI (Virtual Channel Identifier) — идентификатор виртуального канала;

q РТ (Payload Type) — эти три бита используются для указания того, что содержит ячейка: пользовательские данные, информацию для управления трафиком или данные формата информационного потока ОАМ F5 (Ope­rations Administration and Maintenance — операции по администриро­ванию и эксплуатации), спецификации которого разработаны Форумом ATM. В книге вопросы эксплуатации и технического обслуживания сетей ATM не рассматриваются.

Кратко определим основные функции этой системы:

q контроль параметров, отвечающих за надежность системы;

q локализация неисправностей;

q настройка устройств после отказов;

q аварийная сигнализация;

q формирование, передача и отображение служебной информации.

ОАМ является протоколом управления потоками информации об эксплуата­ции и техническом обслуживании. Эти потоки разделены на пять уровней: от F1 до F5. Поток F5 несет информацию о виртуальных каналах на уровне ATM. Согласно этому протоколу, устройства, расположенные на границе сети, должны обмениваться специальными сообщениями, которые передаются по тому же пути, что и данные. Это позволяет быстро отслеживать отказы каналов данных и определять значения обоих интервальных параметров. Ячейки с данными ОАМ отправляются источником регулярно с частотой, выбираемой определенным об­разом для уменьшения накладных расходов и минимизации потери данных. Здесь тоже налицо некий компромисс между стремлением уменьшить потери данных и желанием избежать увеличения служебного трафика.

В табл. 11.5 показаны возможные значения данного поля.

Таблица 11.5. Значения поля РТ в заголовке ячейки UNI

Продолжим перечень полей в заголовке ячейки формата UNI:

q CLP (Cell Loss Priority) — приоритет потери ячейки. Это поле состоит из одного бита, который указывает, могут ли коммутаторы сбросить эту ячейку (CLP-1) или обязаны ретранслировать ее дальше (CLP=0), как имеющую высокий приоритет. Это поле определяет приемлемый уровень потери ячеек. Ячейки с полем CLP=1 можно рассматривать как наруши­телей соглашения по качеству обслуживания. Это поле также определяет, должны или нет ячейки удаляться коммутаторами в случае перегрузок в сети или при возникновении других нештатных ситуаций. Удаление ячеек допустимо для некоторых видов трафика, например, аудио- и видеоин­формации.

q НЕС (Header Error Control) — используется на физическом уровне ATM для выявления и исправления битовых ошибок в заголовке ячейки. Без такой защиты возможно нарушение адресации, в результате чего ячейки могут быть перенаправлены другому получателю и включены в собирае­мый им кадр. Эти «чужие» ячейки вызовут ошибку в кадре, что приведет к его полному удалению. Функции исправления ошибок на более высоких уровнях потребуют провести повторную передачу кадра, вызвав дополни­тельную нагрузку на сеть. Это поле позволяет исправлять одну битовую ошибку и обнаруживать ошибки в нескольких битах.

Ячейки формата NN1

Заголовок ячейки формата NNI идентичен заголовку ячейки формата UNI за исключением поля GFC. Оно «поглощается» расширением поля VPI, что необ­ходимо для поддержки большего числа виртуальных путей. На рис. 11.13 пока­зан заголовок ячейки формата NNI.

Рис. 11.13. Заголовок ячейки формата NNI

Другим подходом к классификации ячеек ATM является определение выпол­няемых ими функций. При этом ячейки делятся на:

q пустые (Idle),

q неназначенные (unassigned),

q ОАМ физического уровня,

q vp/vc.

Пустые ячейки (на рис. 11.14 они показаны белым цветом) используются для согласования скорости передачи, с которой работает устройство, с пропускной способностью канала или для резервирования полосы пропускания (при этом между передачами происходит как бы захват полосы пропускания). Эти ячейки не содержат полезных данных и в отличие от неназначенных ячеек не доходят до уровня ATM.

В неназначенных ячейках заполнены поля VPI/VCI, но поле данных не со­держит полезной информации.

При прямой передаче ячеек по физическим каналам связи каждая 27-я ячей­ка используется для переноса ОАМ-информации, относящейся к физическому уровню. Эти ячейки не передаются на уровень ATM.

VP/VC-ячейки используются при взаимодействии абонентов по виртуаль­ным каналам или виртуальным путям и, в свою очередь, разделяются на:

q ячейки для передачи пользовательских данных,

q ячейки для метасигнализации,

q ячейки для широкополосной сигнализации,

q ячейки SMDS/CBDS,

q ячейки протокола ILMI,

q ячейки VC ОАМ.

Последние позволяют выполнять мониторинг производительности и проверку наличия виртуальных путей и каналов. Подробно в книге они не описываются.

Ячейки бывают корректные и некорректные. Корректные ячейки не содержат ошибок в заголовке (возможно, после коррекции ошибок на физическом уров­не). Некорректные ячейки содержат ошибки, которые не могут быть исправлены существующими методами. Такие ячейки удаляются на физическом уровне.

Подготовка ячеек к передаче

До того как ячейки будут переданы через сеть ATM, они должны быть подготов­лены на соответствующем уровне адаптации ATM. Какой именно уровень адап­тации ATM будет применяться, определяется самим устройством ATM, его типом, классом и сервисными требованиями к сети ATM.

Напомним, что в модели ATM уровень адаптации ATM (AAL) расположен выше уровня ATM. Его основная задача состоит в адаптации потоков информации, получаемых от приложений верхних уровней, для уровня ATM. Одного уровня адаптации, пусть даже очень интеллектуального, недостаточно. Сетевые приложения весьма разнообразны и требуют различного подхода к своему обслуживанию. В результате необходимы отдельные механизмы, направленные именно на поддержку выделенных классов обслуживания. В основу определения этих классов были заложены следующие показатели:

q согласование временных параметров между отправителем и получателем;

q определение скорости потока;

q режим соединения.

Таблица 11.6 содержит определения классов обслуживания.

Таблица 11.6. Классы обслуживания

Уровень адаптации ATM используется отправляющей станцией для сегмен­тации и подготовки данных переменной длины, получаемых с верхних уровней, для последующей упаковки их в серию ячеек на уровне ATM и последующей передачи на физическом уровне. Станция, которой ячейки были переданы, ис­пользует уровень адаптации ATM для сборки их в пользовательские данные. Процедуры сегментации и сборки используются для защиты передаваемых дан­ных от ошибок в случае потери ячеек или перестановки их следования.

При определении уровня адаптации ATM (см. выше) выделены два основ­ных подуровня: подуровень схождения (CS) и подуровень сегментации и сборки (SAR). Для определения общих функциональных задач уровня адаптации ATM такое деление является вполне достаточным. Однако для подробного изучения уровней адаптации необходимо разделить подуровень схождения на два под­уровня: служебно-ориентированный подуровень схождения (Service-Specific Convergence Sublayer, SSCS) и общую часть подуровня схождения (Common Part Convergence Sublayer — CPCS). В зависимости от выполняемых задач слу-жебно-ориентированного подуровня схождения SSCS может и не быть. На рис. 11.15 показаны относительное положение подуровней адаптации ATM, на­звания блоков информации, с которыми они оперируют, и механизмы формиро­вания ячеек.