Частный интерфейс пользователь-сеть (Private UNI)

Ячейки АТМ транспортируются через физический уровень.

С тех пор как начали развиваться стандарты АТМ, появилось несколько спецификаций физических уровней, которые хорошо применимы внутри здания и практически не применимы для доступа к сети общего пользования. Подключение к сети АТМ общего пользования осуществляется посредством “интерфейса пользователь-сеть сети общего пользования” (public user-network interface). Подключение к корпоративному коммутатору АТМ, входящему в состав корпоративной сети АТМ предприятия, осуществляется посредством “частного интерфейса пользователь-сеть” (private user-network interface). Имеется тенденция использования различных физических интерфейсов для private UNI и для public UNI.

В таблице приведены физические уровни, применяемые в качестве private UNI. Их достаточно много, что демонстрирует одну из сильных сторон АТМ: отсутствие жесткой ориентации на единственный физический уровень. Спектр возможных уровней достаточно широк: от интерфейса со скоростью 25 Мбит/с на основе неэкранированного симметричного кабеля категории 3 до интерфейса со скоростью 622 Мбит/с на основе оптического волокна.

Заметим, что физический уровень STM-1 может применяться в обоих типах интерфейсов.

Интерфейсы private UNI физического слоя Форума АТМ
Формат кадра	Скорость/ Линейная скорость	Среда передачи
Поток ячеек	25.6 Мбит/с / 32 Мбод	UTP3
STS-1	51.84 Мбит/с	UTP3
FDDI	100 Мбит/с / 125 Мбод	MMF
STM-1, STS-3c	155.52 Мбит/с	UTP5, STP
STM-1, STS-3c	155.52 Мбит/с	SMF, MMF, CP
Поток ячеек	155.52 Мбит/с / 194.4 Мбод	MMF, STP
STM-1, STS-3c	155.52 Мбит/с	UTP3
STM-4, STS-12	622.08 Мбит/с	SMF, MMF

UTP3 - неэкранированный симметричный кабель категории 3;

UTP5 - неэкранированный симметричный кабель категории 5;

STP - неэкранированный симметричный кабель;

MMF - многомодовое оптоволокно;

SMF - одномодовое оптоволокно.

Интерфейс пользователь-сеть сети общего пользования (Public UNI)

В данном интерфейсе применяются форматы передачи, типичные для телефонных сетей, такие как T1 и T3 в Северной Америке, Е1 и Е3 в Европе, J1 в Японии.

Пусть предполагается подключение к магистральной сети. Обычно магистральные сети уже имеют оборудование указанного типа. Поэтому экономически целесообразно использовать традиционно применяемые в магистральных сетях интерфейсы.

Наряду с физическими уровнями, соответствующими плезиохронной цифровой иерархии, специфицированы физические уровни синхронной цифровой иерархии, а также дробные (fractional) потоки Т3/Е3. Окончательные детали некоторых спецификаций еще не утверждены. В таблице этот факт отмечен звездочкой.

Отметим, что в данном интерфейсе скорости ниже по сравнению с private UNI. Основной причиной этого является относительная дороговизна пропускной способности сетей общего пользования, и, следовательно, относительно большой потребности в низкоскоростном доступе к сетям общего пользования.

Интерфейсы public UNI физического слоя Форума АТМ
Формат кадра	Скорость/ Линейная скорость	Среда передачи
DS-1	1.544 Мбит/с	TP
DS-3	44.736 Мбит/с	CP
STM-1, STS-3c	155.52 Мбит/с	SMF
Е1	2.048 Мбит/с	TP, CP
Е3	34.368 Мбит/с	CP
J2	6.312 Мбит/с	CP
n´ T1*	n´ 1.544 Мбит/с	TP
n´ E1*	n´ 2.048 Мбит/с	TP

TP - симметричный кабель;

CP - коаксиальный кабель.

Два подуровня

Физический уровень АТМ имеет существенное архитектурное отличие от привычного по хорошо известной эталонной модели взаимодействия открытых систем (ЭМ ВОС). В ЭМ ВОС физический уровень имеет дело с отдельными “атомами” - битами, передавая их через среду.

В АТМ “атомами” являются ячейки и сеть АТМ оперирует именно с ячейками. Следовательно, часть функций по обработке ячеек должны быть отнесены к физическому уровню. Совокупность данных функций образуют подуровень преобразования передачи (Transmission Convergence Sublayer - TCS).

Подуровень TCS располагается над подуровнем, ориентированным на среду передачи (Physical Medium Dependent Sublayer - PMD). Подуровни PMD ориентированы на определенную среду передачи и отвечают за стандартные функции физического уровня, такие как типы соединителей, способы кодирования и пр.

Подуровень TCS определяет границы ячеек (delineation). Если имеется битовый поток, то в данном потоке необходимо выделить ячейки.

Можно представить себе сеть АТМ в образе вечно голодного тюленя, который все время глотает рыбок (в нашем случае - ячейки). Если Вы имеете ячейки для передачи, т.е. есть данные, которые необходимо передать, то Вы “скармливаете” ячейки сети АТМ. Если у Вас нет ячеек, т.е. передано все, что хотелось, то Вы все равно должны продолжать передавать ячейки, чтобы сохранить работоспособность сети. В последнем случае используются так называемые “пустые” ячейки. Одной из функций подуровня TCS является вставка пустых ячеек на передаче и их изъятие на приеме с целью поддержания постоянства потока ячеек.

Для разных сред передачи виды подуровней TCS различаются и зависят от подуровней PMD.

Поток SDH STM-1, 155 Мбит/с

Рассмотрение физических уровней начнем с синхронной цифровой иерархии (Synchronous Digital Hierarchy - SDH), которая является наиболее популярной средой для АТМ.

SDH осуществляет контейнерный перенос информационных потоков независимо от конкретной среды. Обычной физической средой для SDH является оптическое волокно. Кроме оптоволокна средой передачи может служить радиолиния (STM-RR). Форумом АТМ прорабатывается возможность использования в качестве физической среды для SDH неэкранированного симметричного кабеля.

Рассмотрим синхронный транспортный модуль (Synchronous Transport Module - STM) SDH первого уровня STM-1. Он изображается в виде таблицы из 9 строк и 270 столбцов. Каждая ячейка таблицы представляет собой один байт (октет), несущий информацию со скоростью 64 кбит/с. Передача бит STM осуществляется последовательно слева направо сверху вниз. Длительность STM составляет 125 мкс.

Первые девять столбцов STM-1 предназначены для передачи служебной информации. В частности, в первых двух байтах передается синхросигнал. Кроме того, для служебных целей в ряде случаев может использоваться еще один столбец.

В результате для передачи нагрузки (ячеек) остается 260 столбцов по 9 строк по 64 кбит/с, т.е. скорость передачи ячеек составляет 149,76 Мбит/с.

SDH имеет прекрасные возможности по масштабируемости и в настоящее время стандартизированы синхронные транспортные модули более высоких порядков: STM-4 (622 Мбит/с) и STM-16 (2,5 Гбит/с). Ожидается принятие стандарта STM-64 со скоростью передачи 10 Гбит/с.