Виртуальные пути и виртуальные каналы

Почему применяются два поля? Виртуальный путь (VPI) - это пучок виртуальных каналов (VCI). Длина VPI составляет 8 бит, т.е. может существовать 256 различных пучков. На рисунке показаны пары виртуальных каналов, объединенные в виртуальные пути. Конечно, виртуальные каналы имеют уникальные значения VCI, но эти значения могут повторяться в каждом из виртуальных путей.

Почему применяются различные значения VPI и VCI? Одно из возможных применений показано на рисунке. Существуют два способа установления соединения на сети АТМ. В рассмотренной выше таблице соединений коммутатора VPI-0/VCI-37 транслируется в VPI-0/VCI-76 с тем же значением виртуального пути.

Предположим, что имеется транспортная сеть и необходимо соединить два пункта посредством АТМ. Очевидно, было бы хорошо иметь пучок соединений. Тогда возможно устанавливать и разъединять виртуальные каналы между двумя пунктами без обращения к транспортной сети и, что более важно, без выполнения протоколов соединения транспортной сети.

В этом собственно и состоит смысл виртуального пути. В приведенном на рисунке примере показан виртуальный путь VPI=3, содержащий два виртуальных канала. Эти виртуальные каналы коммутируются как пучок и направляются далее в сеть без изменения значений VCI.

Сеть не меняет (не обращает внимания) значения VCI и рассматривает только поле VPI. Поле VPI может меняться (что и показано на рисунке), но пучок в целом проходит через сеть как единый объект. При необходимости добавления еще одного канала в пучок должно взаимодействовать только оконечное оборудование. Нет необходимости перенастраивать сеть и обращаться к оператору сети. Такой тип обслуживания называется службой виртуального пути (Virtual Path Service).

Приоритет потери ячейки

Наверное еще не было другого одиночного бита в истории телекоммуникаций, который выполнял бы столько функций и был бы так важен, как бит приоритета потери ячейки (cell loss priority). Во всяком случае, это наиболее важный бит в заголовке ячейки АТМ.

Назначение данного бита следующее. Ячейки с установленным битом CLP будут сброшены до сброса ячеек, у которых данный бит не установлен. Иначе говоря, при наличии данного бита ячейка несет в себе признак “сбрось меня”.

Рассмотрим причины, по которым ячейки могут помечаться как излишние. Во-первых, данный признак может установить терминальное (пользовательское) оборудование. Например, это может быть желательно, когда используются услуги глобальной транспортной сети и имеет место экономическая целесообразность использовать ячейки с низким приоритетом. Также это может использоваться при установке различных приоритетов различным типам трафика, когда используется согласованный уровень услуг.

Кроме того, бит приоритета потери ячейки может быть установлен сетью АТМ. Для уяснения принципов установки данного бита сетью рассмотрим принципы управления трафиком сети АТМ.

Категории обслуживания АТМ

Одной из ключевых идей АТМ является гарантия качества обслуживания. Рассмотрим основные категории обслуживания.

Категория постоянной скорости передачи (Constant Bit Rate - CBR) представляет собой эмуляцию соединения. В этом случае сеть АТМ должна переносить непрерывный поток бит (например, 64 кбит/с). В этом случае подразумевается малая задержка и малое изменение задержки.

Категория переменной скорости передачи реального времени (Real-Time Variable Bit Rate - rt-VBR) определяет довольно жесткие требования к задержке, но относительно низкие требования к потере ячеек. Данная категория применима к типам трафика, чувствительным к задержке, но допускающим переменную скорость передачи.

Категория переменной скорости передачи нереального времени (Non-Real-Time Variable Bit Rate - nrt-VBR) является дополнением категории rt-VBR. В этом случае значение задержки не является определяющим, но потери ячеек должны быть крайне малы. Примером такого типа трафика является электронная почта.

Категорию неспецифицированной скорости передачи (Unspecified Bit Rate - UBR) можно характеризовать как “отправляй и молись”, т.к. UBR не предоставляет никаких гарантий.

Категория доступной скорости передачи (Available Bit Rate - ABR) использует управление потоком. Основной целью этой категории обслуживания является малая вероятность потери ячеек в сети.

Управление трафиком

Сеть АТМ должна однозначно и заблаговременно определять свои ресурсы. Сеть должна поддерживать различные типы трафика и предоставлять услуги различного уровня.

Например, качественная передача речи требует малой задержки и малого джиттера задержки. Сеть должна определить свои ресурсы, чтобы это гарантировать. Решением этой проблемы является так называемое управление трафиком (traffic management).

При установке соединения (канала или пути) терминал устанавливает с сетью соглашение по трафику (traffic contract). Это позволяет сети АТМ или сети оператора проанализировать существующие возможности сети и определить может ли устанавливаемое соединение обеспечить предъявляемые к нему требования. Если ресурсы сети недостаточны, в соединении будет отказано. При наличии ресурсов сеть находит маршрут с достаточной емкостью для обеспечения характеристик трафика.

Пока все выглядит прекрасно, но проблема заключается в том, что характеристики трафика конкретного приложения редко известны точно. Рассмотрим передачу файлов. Казалось бы, что может быть проще. Однако, до начала передачи неизвестно какого размера файлы и как часто предполагается передавать. Следовательно, невозможно заранее определить, какими будут характеристики трафика.

Итак, идея управления трафиком заключается в следующем. Сеть “смотрит”, выполняют ли приходящие ячейки соглашение по трафику. Ячейки, нарушающие соглашение (неконформные ячейки), имеют установленный бит CLP. Это означает, что они являются претендентами на сброс. Однако, это не означает, что неконформные ячейки будут обязательно сброшены, а только то, что они будут сбрасываться первыми при перегрузке сети.

Теоретически, если ресурсы сети определены правильно, сброс всех ячеек с установленным битом CLP будет являться результатом поддержания уровня обслуживания в некоторой точке сети. Следовательно, это является критичным для достижения цели АТМ: для гарантирования качества обслуживания (или нескольких типов качества обслуживания) необходимы различные типы трафика.