Модель протокола B-ISDN. Уровень АТМ

Уровень АТМ связан с ячейками АТМ. Ячейка АТМ имеет исключительно простой формат. Она состоит из заголовка в 5 байт и полезной нагрузки в 48 байт. Заголовок содержит адрес ячейки АТМ и другую важную информацию. Полезная нагрузка содержит пользовательские данные, передаваемые через сеть. Ячейки передаются последовательно и распространяются через сеть в строгой номерной последовательности. Длина полезной нагрузки была выбрана как компромисс между протяженностью длинной ячейки, которая более эффективна для передачи длинных кадров данных, и протяженностью короткой ячейки, которая позволяет свести к минимуму задержку сквозной обработки и оптимальна для передачи голосовых, видеосигналов и протоколов, чувствительных к задержке. Хотя это специально не предусматривалось проектом, длина полезной нагрузки ячейки хорошо подходит для размещения двух 24-байтовых пакетов IPX FastPacket.
Комитеты по стандартизации определили два типа заголовков ячейки АТМ: интерфейс пользователь-сеть (user-network interface, UNI) и интерфейс сеть-сеть (network-network interface, NNI). UNI представляет собой интерфейс системы АТМ с собственными системами команд для глобальной сети. Конкретно АТМ UNI определяет интерфейс между оборудованием в помещении заказчика на базе ячеек (customer premises equipment, СРЕ), таким как концентраторы и маршрутизаторы АТМ, и глобальной сетью АТМ. NNI определяет интерфейс между узлами сети (коммутаторами) или между сетями. NNI может быть использован в качестве интерфейса между частной сетью АТМ пользователя и общей сетью АТМ поставщика услуг.

В конкретном плане главной функцией того и другого типа заголовков ячеек, UNI и NNI, является идентификация виртуальных маршрутов (VPI) и виртуальных каналов (VCI) в качестве идентификаторов маршрутизации и коммутации ячеек АТМ. VPI определяет маршрут или путь передачи ячейки АТМ, тогда как VCI определяет канал или номер соединения на этом маршруте. VPI и VCI трансформируются на каждом коммутаторе АТМ и являются уникальными для единственного физического канала.

Модель протокола B-ISDN. Уровень адаптации АТМ

Уровень адаптации АТМ (AAL)

Цель адаптационного уровня (ATM adaptation layer, AAL) состоит в размещении данных, получаемых из различных источников с различными характеристиками. Более конкретно, его роль состоит в адаптации услуг, предоставляемых уровнем АТМ, к услугам, которые требуются для более высоких пользовательских уровней (таких как эмуляция канала, передача видео- и звуковых сигналов, ретрансляция кадров и т.п.). AAL получает данные из различных источников или прикладных систем и конвертирует их в 48-байтные сегменты, соответствующие полезной нагрузке ячейки АТМ. Уровень адаптации определяет основные принципы выделения подуровней. Он дает описание признаков услуг каждого уровня по принципу постоянной или переменной скорости, требований синхронизации и наличия или отсутствия ориентации услуги на соединение.

AAL 1 - для постоянной скорости передачи, услуг, ориентированных на соединение, требующих синхронизации, например, передачи голосовых и видеосигналов.
AAL 2 - для переменной скорости передачи, услуг, ориентированных на соединение, требующих синхронизации, например, передачи уплотненных голосовых и видеосигналов.
AAL 3/4 - для переменной скорости передачи, услуг, не ориентированных на соединение и не требующих синхронизации (асинхронных), например, SMDS и локальные сети.
AAL 5 - для переменной скорости передачи, услуг, ориентированных на соединение и не требующих синхронизации (асинхронных), например, Х.25 и ретранслятор кадров.

1 - подуровень конвергенции; 2 - подуровень сегментации и восстановления; 3 - переменная длина; 4 - информация уровня прикладной системы; 5 - ячейки АТМ

AAL состоит из двух подуровней: подуровня конвергенции (convergence sublayer, CS) и подуровня сегментации и восстановления (segmentation and reassembly sublayer, SAR). Подуровень конвергенции получает данные из различных источников и объединяет их в пакеты различной длины, называемые блоками данных протокола подуровня конвергенции (convergence sublayer protocol data units, CS-PDU). Подуровень сегментации и восстановления принимает CS-PDU и сегментирует их в один или более пакетов по 48 байт, которые непосредственно преобразуются в полезную нагрузку 48 байт ячейки АТМ для передачи на физическом уровне.

Модель протокола B-ISDN. Физический уровень, уровень АТМ и уровень адаптации АТМ

Всё выше

Маршрутизация в АТМ-сетях

Маршрутизация в сети АТМ

Сложная топология сети АТМ требует использования протоколов маршрутизации. При этом нет необходимости маршрутизировать данные пользователя – достаточно выполнить маршрутизацию запросов на установление виртуальных соединений.

Известно множество методов маршрутизации, которые подробно описаны в литературе [32, 34]. Маршрутизация может быть основана на адаптивных и неадаптивных алгоритмах. Неадаптивные алгоритмы не учитывают при выборе маршрута топологию и текущее состояние сети, не измеряют трафик в линиях. Вместо этого выбор маршрута для каждой пары станций производится заранее, в автономном режиме, и таблица маршрутов создаётся при загрузке сети. Адаптивные алгоритмы, напротив, изменяют решения о выборе маршрутов при изменении топологии сети и также часто в зависимости от загруженности линий. Адаптивные алгоритмы различаются по месту получения информации, по причинам изменения маршрута и происхождением данных для определения оптимального маршрута. Для сетей АТМ Форум АТМ в 1996 году принял первую редакцию протокола PNNI, который включает адаптивные функции маршрутизации и сигнальную систему. В сети, поддерживающей протокол PNNI, маршрутизация запросов выполняется на основе первых 19 байт адреса АТМ (всего в адресе 20 байт). Каждый коммутатор в сети имеет уникальный 22 байтовый идентификатор. Отдаленные узлы (коммутаторы) группируются и каждая группа идентифицируется 14 байтовым идентификатором группы. Все узлы в одной группе имеют один и тот же идентификатор группы. Этот идентификатор формируется по адресам АТМ коммутаторов. При назначении адресов стараются сделать так, чтобы место положения любого узла можно было однозначно определить по адресу. В сложных иерархических сетях в состав адреса закладывается информация об уровне иерархии протокола PNNI.

Для получения информации о текущем состоянии соседних коммутаторов происходит постоянный обмен специальными сообщениями (протокол PNNI – Hello), которые проходят через каналы. Успешная передача этих сообщений указывает на возможность использования этих каналов.

Информация о маршрутной топологии сети для PNNI включает сведения об узлах, каналах связи, доступных адресах, параметрах скорости передачи данных, задержки и т.д. Т.о. каждый узел сети может хранить запись, описывающую «видимую» им часть сети. В терминологии PNNI эти записи называются элементами состояния топологии (PNNI Topology State Element, PTSE). Если узел, кроме своего PTSE, имеет PTSE всех узлов своей группы, он может вы-числить маршрут для любого адреса группы. Соединение может быть осуществлено только по тому адресу, который указан в PTSE на одном из доступных коммутаторов. Размер группы ограничен объемом памяти и мощностью процессоров коммутаторов. Каждый адрес, канал связи, узел сети повышают объем информации о топологии группы и требуют дополнительных ресурсов коммутатора. Поэтому для улучшения масштабируемости протокол PNNI поддерживает иерархическое построение сети, что позволяет обслуживать практически неограниченное число каналов связи и узлов, не требуя при этом больших ресурсов коммутаторов. Примеры протоколов адаптивной и неадаптивной маршрутизации рассмотрены в [20, 30, 34].