Еталонна модель протоколів ATM

Подібно як еталонна семирівнева модель OSI, архітектура ATM використовує логічну модель протоколів для опису функціональних можливостей, які вона підтримує. Логічна модель ATM складається з площини користувача (User Plane), площини управління (Control Plane) та площини адміністрування (Management Plane). Площина користувача підтримує передавання інформації. Площина управління розглядає сигналізацію, необхідну для встановлення, нагляду та припинення сполучень. Площина адміністрування забезпечує функції нагляду. Для систематичного та гнучкого передавання інформації ATM передбачає трирівневу еталонну модель протоколів. AAL здійснює функції відображення послуг у простір корисного навантаження комірки ATM, і шар ATM виконує функції, пов'язані із заголовком комірки ATM, щоб перетворити її у потік бітів для передавання.

Як показано на рис., площина користувача (для передавання інформації) і площина управління (для управління викликами) структуровані у шари. Понад Фізичним шаром лежать шар ATM і шар адаптації ATM (ATM Adaptation Layer – AAL). Управління передбачає нагляд за мережею. Шар AAL і Фізичний шар надалі поділені на підшари, і їх функції описані нижче.

Рис.. Еталонна модель протоколів ATM.

Структура шарів ATM

Таблиця 6.. Багатошарова структура ATM.

Шар	Підшар	Функції
Адаптаційний шар ATM (AAL)	Підшар збіжності (CS)	Ідентифікація повідомлень, відновлення синхронізації (може також включати CPCS і SSCS для певних типів AAL)
I.362, I.363	Сегментація та реасемблювання (SAR)	Сегментація та реасемблювання інформації від вищих шарів
	Асинхронне передаванняr	Загальне управління потоком Трансляція VPI/VCI
Шар ATM		Мультиплексування/демультиплексування комірок
I.361		Адміністрування QoS, F4 і F5
Фізичний шар (PL)	Збіжність передавання (TC)	Розділення швидкостей передавання комірок
I.432		Генерування та перевірка послідовності заголовків HEC
		Формування комірок
		Адаптація передавальних рамок
		Генерування/відновлення передавальних рамок
	Фізичне середовище (PM)	Синхронізація бітів, лінійне кодування: 4B/5B
		Фізичне середовище

Інтерфейси: ATM визначає певну кількість стандартних інтерфейсів, якими забезпечується взаємосполучення комутаторів та раутерів, під'єднаних до ATM, а також робочих станцій різних виготівників:

· UNI (P-UNI): UNI в приватних частинах мереж ATM;

· NNI (P-NNI): NNI в приватних частинах мереж ATM;

· Публічні UNI;

· Публічні NNI.

Таблиця 6.. Публічні та приватні інтерфейси ATM.

Інтерфейс між:	Кінцевими системами	Приватними мережами ATM	Публічними мережами ATM
Кінцевими системами	Приватні UNI	Приватні UNI	Публічні UNI
Приватними мережами ATM	Приватні UNI	IISP, PNNI	Публічні UNI
Публічними мережами ATM	Публічні UNI	Публічні UNI	B-ICI

 

Віртуальні шляхи (VP) та віртуальні канали (VC):

· індивідуальні віртуальні шляхи та віртуальні канали формують віртуальний шлях від одного кінця до іншого;

· сполучення (VCC); ці VPC і VCC ідентифікуються через унікальн ідентифікатори VPC (VPCI) та ідентифікатори VCC (VCCI).

ATM є технікою передавання пакетів із спеціальним форматом, який забезпечує асинхронне мультиплексування в часовій області (Asynchronous Time-Division Multiplexing - ATDM). У BISDN сервісна інформація пересилається через неперервний потік пакетів фіксованого розміру, які називають комірками ATM. Тому сервісна інформація спочатку ділиться на фіксовані частини і послідовно відображається в комірки ATM, які мультиплексуються в режимі ATDM з іншими комірками для формування основної одиниці передавання в BISDN. ATDM є типом техніки статистичного мультиплексування, при якій комірки ATM прибувають з різних окремих каналів.

Кількість комірок ATM є мірою ємності каналу послуг. Обсяг переданої інформації відображається у відповідних номерах комірок ATM, і "вибуховість" сервісної інформації відзначається степінню ущільнення комірок ATM. Передавальна ємність призначається на запит користувача при встановленні сполучення і ця схема виділяє змінну здатність передавання для всіх послуг включно з безз'єднальними послугами.

ATM - це метод, орієнтований на сполучення (Connection-Oriented - CO), який пересилає сервісну інформацію встановлення віртуальних каналів (VC). Ідентифікатор сполучення призначається, як тільки сполучення встановлене, і видаляється при припиненні сполучення. Порядок комірок ATM всередині VC обслуговується функціями шару ATM. Сигнальна інформація про встановлення сполучення доручається призначеними для цього комірками ATM.

Отже, використання ATM дозволяє інтеграцію різних послуг BISDN, які мають багато відмінних характеристик. Наприклад, широкосмугові та вузькосмугові послуги можуть співіснувати у тій самій комунікаційній мережі при використанні комірок ATM однакового формату, відрізняючись тільки кількістю комірок, потрібних для кожного типу. Послуги з постійною швидкістю бітів (Constant Bit Rate - CBR) можна надавати через комірки ATM з рівномірним розподілом щільності, а послуги із змінною швидкістю бітів (Variable Bit Rate - VBR) характерні широким діапазоном видів розподілу. Крім того, проблема затримок, пов'язана з послугами в реальному часі, розв'язується з використанням VC.

Можна ствердити, що техніка комунікації ATM є поєднанням чинної техніки канальної комунікації і техніки пакетної комунікації. По-перше, у тому сенсі, що комунікаційна система використовує комірки ATM як основну одиницю передавання, що близьке до сполучення з пакетною комутацією. Однак існує суттєва різниця у тому, що пакетний режим опрацьований для підтримки сигналів даних VBR не в режимі реального часу, тоді як ATM може керувати також синалами CBR в реальному часі. Крім того, пакетний режим комунікації опрацьований для використання в регіональних локальних мережах, тоді як ATM використовується також в публічних мережах, тому відмінності виявляються у термінах призначення адрес, доступу, управління потоком, комутації та пердавання. По-друге, канальний режим має фундаментальну відмінність від ATM у тому, що інформація поміщається у комірку ATM і пересилається черех віртуальний канал. Внаслідок цього нові проблеми виникають при встановленні сполучення, синхронізації, обробці сигналів і комутації.

Таблиця 6.. Модель функціонування протоколів ATM.     Шар Підшар Підшар 2-го рівня               Шар адаптації Підшар збіжності (CS) Спільна частина підрівня збіжності (CPCS) Операції адміністрування   (AAL)   Сервісно-орієнтована частина підрівня збіжності (SSCS) та обслуговування   I.362, I.363 Сегментація та реасемблювання (SAR) (OAM)   ATM I.361 I.610   Фізичний (PHY) Збіжність передавання (TC)     I.432 Залежний від фізичного середовища (PMD)

Для систематичного і гнучкого передавання інформації ATM передбачає тришарову еталонну модель протоколів. Вона включає Фізичний шар, шар ATM і адаптаційний шар ATM (AAL). AAL здійснює функції відображення послуг у простір корисного навантаження комірки ATM і шар ATM виконує функції, пов'язані із заголовком комірки ATM для прозорого доручення корисного навантаження. Функції фізичного шару полягають у пересиланні комірок ATM через їх перетворення в потік бітів.

 

Фізичний шар.

Найнижчим рівнем у семирівневій еталонній моделі OSI є Фізичний рівень, який включає основні передавальні та комутаційні інфраструктури, вживані до підтримки різних моделей даних та послуг ATM. Цей Фізичний рівень далі розділений на два підрівні. Нижній підрівень - залежний від фізичного середовища (Physical Media Dependent - PMD) безпосередньо пов'язаний з даним типом середовища та швидкістю передавання. Розташований понад PMD, підрівень збіжності передавання (Transmission Convergence - TC) незалежний від фізичного середовища і забезпечує необхідне рамкування та збіжність для передавального середовища.

Фізичний шар відповідає за передавання даних через фізичне з’єднання подібним чином, як Фізичний рівень в еталонній моделі OSI. Рисунок нижче показує роль інтерфейсу між шаром ATM і Фізичним шаром.

Рекомендації CCITT I.432 визначають дві швидкості передавання бітів для Фізичного шару: 155520 кБіт/с і 622080 кбіт/с. Передавальне середовище може бути електричним або оптичним і може використовувати рамкування, базоване на SDH або на комірках. Тут виклад базується на застосування рамкування SDH.

Згадані швидкості бітів є значеннями брутто для фізичного середовища і враховують додаткові витрати з боку засобів транспорту, а також з боку шарів, розміщених понад Фізичним шаром (шар AAL і шар ATM). Тому дійсна швидкість передавання бітів користувача значно менша від величини швидкості брутто. Значення, показані в таблиці нижче, основані на застосування структури рамки SDH. Стовпець fraction avaiable показує відношення корисного навантаження до (корисне навантаження + заголовок). Рамка SDH дозволяє мати 260 байтів корисного навантаження і 10 байтів для додаткових витрат і вказівників. Це дає відношення 260/270. Подібно для комірок ATM, корисне навантаження становить 48 байтів і додаткови витрати 5 байтів, тобто відношення дорівнює 48/53. Кінцеве відношення … Тому максимальна наявна швидкість передавання бітів для користувача не може досягати максимуму, передбаченогго для корисного навантаження комірки і залежить від вжитого типу AAL.

ATM через SDH.

SDH – це передавальна ієрархія, яка дозволяє коміркам ATM відображатися в “контейнери”, звичайно в контейнери C-4. Ці контейнери пов’язуються у звичайні SDH-рамки з використанням вказівника SDH. Тому ці контейнери C-4 вваажаються “віртуальними” (тобто VC-4), бо вони можуть обмінюватися між рамками. Відзначимо в діаграмі нижче, що комірки ATM можуть перетинати межі рамок SDH, бо відсутня ціла кратність між коміркою ATM і рамкою.