AAL1: Метод адаптивной подстройки частоты

Основным требованием AAL1 является согласование частоты синхронизации для правильного восстановления цифрового потока на приеме.

В качестве примера рассмотрим передачу речи со скоростью 64 кбит/с. Передатчик собирает отсчеты, наполняет ими ячейки и направляет последние в сетью с периодом около 6 мс. Приемник показан на рисунке. Задачей приемника является восстановление исходного потока со скоростью 64 кбит/с. Рассмотрим влияние задержки и джиттера задержки на работу приемника.

Во-первых, необходимо, чтобы скорость восстановленного потока совпадала со скоростью исходного потока. Если скорость считывания из буфера будет большой (больше скорости прибытия ячеек), то его содержимое быстро исчерпается. Если скорость считывания будет мала, то буфер переполнится и начнется потеря ячеек. Решение состоит в том, что приемник следит за наполненностью буфера относительно среднего значения (water mark). Если буфер начинает пустеть, то скорость считывания уменьшается, если буфер начинает наполняться - увеличивается, т.е. скорость приемника выравнивается относительно скорости передатчика.

Размер буфера зависит от интенсивности поступления ячеек из сети. А ячейки могут вести себя как общественный транспорт. Можно простоять на остановке целый час в ожидании автобуса, а потом подойдут сразу три. То есть чем больше неравномерность поступления ячеек, тем больше должен быть буфер приемника. Фактически, джиттер задержки ячеек, возникающий при прохождении через сеть, непосредственно отражается на размере буфера. Джиттер задержки ячеек является очень важным фактором качества обслуживания.

Вторым важным моментом является обнаружение потери ячеек. Часть заголовка протокола представляет собой последовательный номер. Он предназначен не для нумерации ячеек, а для обнаружения потери ячеек. Если последовательность в номерах отсутствует, это означает потерю ячейки. Приемник вставляет на ее место ячейку-заменитель. В противном случае скорость выходного потока должна измениться.

Интересно, что с помощью такой схемы можно эмулировать соединения практически любой скорости.

AAL2 для класса B

AAL2 определен для класса В, но еще разрабатывается. Он может быть важен, поскольку предоставляет возможность использования АТМ для поддержки неравномерного трафика.

AAL3/4 для классов C и D

В протоколе AAL3/4 перед и после исходного пакета данных добавляются контрольные суммы (CRC). Получившийся блок разбивается на подблоки по 44 байта, к которым добавляются 2 байта в начале и 2 байта в конце, что в сумме составляет 48 байт.

Последние два байта также являются контрольной суммой (CRC), но уже индивидуальной для ячейки.

Два байта в начале представляют собой идентификатор сообщения (Message Identifier - MID). MID позволяет мультиплексировать и менять местами составные части больших пакетов в одном виртуальном канале, что в свою очередь повышает эффективность использования канала.

AAL5 для классов C и D

Уровень AAL5 также ориентирован на передачу данных. К пакету данных добавляется контрольная сумма, а так же дополнение такого размера, чтобы результирующая длина всей конструкции представляла целое число 48-байтных подблоков. Последние являются нагрузкой ячейки АТМ.

Для определения последней ячейки при сборке пакета на приеме используется один из битов поля PTI заголовка ячейки АТМ.

Приемник собирает ячейки в пакет на основе значения VPI/VCI. Для данного VPI/VCI собирается один большой пакет. Это означает, что в одном виртуальном канале не должны одновременно существовать ячейки, несущие данные разных пакетов. Естественно, этот тип обмена приемлем только при невысокой стоимости виртуального канала.

Интерфейсы

Интерфейсы АТМ

Рассмотрим корпоративную сеть АТМ, показанную в левом верхнем углу рисунка. Интерфейс между терминалом и коммутатором называется частным интерфейсом пользователь-сеть (private UNI). Аналогичный интерфейс сети АТМ общего пользования называется интерфейсом пользователь-сеть сети общего пользования (public UNI).

Эти два интерфейса схожи. Они имеют одинаковые размеры и форматы ячеек. Различия между ними заключается в использовании различных физических уровней. Так, интерфейс UNI сети общего пользования ориентирован на использование, в основном, цифрового потока T3 и других высокоскоростных соединений.

Коммутаторы АТМ необходимо связать с друг другом некоторым стандартным образом для образования сети. Для соединения коммутаторов корпоративной сети предназначен интерфейс сетевого узла (PNNI). На самом деле P-NNI это не только интерфейс, а скорее протокол взаимодействия многих коммутаторов в единой сети.

Соответствующий протокол сети общего пользования называется интерфейсом сетевого узла сети общего пользования (Public NNI). Он выполняет аналогичные функции и в целом схож с NNI, однако он не стандартизирован до настоящего времени из-за проблем адресации.

Интерфейс DXI

Интерфейс обмена данными (DXI) АТМ позволяет осуществлять доступ к сети АТМ существующего оборудования (например, маршрутизаторов) без его модернизации.

Физическими интерфейсами DXI обычно являются интерфейсы типа V.35 или высокоскоростного последовательного интерфейса HSSI. Формат данных соответствует протоколу HDLC.

Мультиплексор доступа преобразует кадры HDLC в ячейки, при необходимости преобразует трафик для выполнения соглашения по трафику. Сопряжение с сетью АТМ производится по интерфейсу UNI.

Интерфейс АТМ F-UNI

Основанный на кадрах интерфейс UNI (Frame-Based UNI - FUNI) очень похож на интерфейс DXI. Основное отличие состоит в том, что функция SAR выполняется сетью.

Основной целью данного интерфейса является предоставление доступа к АТМ на скорости n´ 64 кбит/с. На этих скоростях стоимость доступа очень низка. При использовании доступа на основе ячеек эффективность ниже из-за заголовка ячейки, что делает доступ медленнее (и дороже) по сравнению с протоколами на основе кадров, таких как Frame Relay.

Использование кадров HDSL в FUNI дает эффективность Frame Relay наряду с мощью сигнализации АТМ, которая в свою очередь включает поддержку SNMP и MIB.

Интерфейс NNI

На рисунке показана структура ячейки NNI. Отличие от формата ячейки UNI заключается в первых четырех битах заголовка. Вместо поля GFC увеличена длина поля VPI до 12 бит. Это дает возможность установление большого количества виртуальных соединений через одно физическое соединение между коммутаторами сети АТМ.

Так же NNI выполняет функцию распределения сведений о текущей топологии сети между коммутаторами. При изменении топологии (при обрыве физических соединений или другой неисправности) коммутаторы должны знать, что произошло, какие соединения нарушены и какие требуют переустановления.

Интерфейс B-ICI

Интерфейс взаимодействия широкополосных сетей (B-ICI) в его начальной версии являлся технологией мультиплексирования. Он определяет, каким образом две сети могут использовать технологию АТМ для мультиплексирования многочисленных служб для передачи по одной линии и, следовательно, осуществлять обмен информацией и согласование в порядке обслуживания. Основой B-ICI являются высокоскоростные цифровые потоки.

Стандартизированными услугами B-ICI являются:

• служба ретрансляции ячеек;
• служба эмуляции соединения;
• frame relay;
• SMDS.

Пользователи сетей “не видят” это интерфейса, но он является важным, поскольку позволяет переносить межсетевой трафик.

Управление сетями АТМ

Одной из основ совместимости управления АТМ является промежуточный локальный интерфейс управления (Interim Local Management Interface - ILMI), определенный стандартом UNI 3.0. Существуют две основные части ILMI. Первая является управляющим приложением, называемым объектом управления UNI (UNI Management Entity - UME). UME выполняет роль управляющего приложения SMNP. Вторая часть представляет собой агента SMNP и MIB управления АТМ.

Обе конечные станции и коммутатор АТМ имеют обе части: UME и агента ILMI с MIB. Это позволяет производить соответствующий обмен информацией управления. Этим система управления АТМ отличается от стандартного SMNP с иерархическим взаимоотношением агента и управляющего приложения.

Протокол SMNP непосредственно транспортируется между двумя устройствами АТМ уровнем адаптации AAL5.

ILMI MIB предоставляет управляющему приложению совместимость по управлению и мониторингу соединения АТМ и физического уровня протокола. Также MIB поддерживает регистрацию адресов.

В настоящее время совместимость управления ILMI является основной функцией управления АТМ. ILMI основывается на стандарте UNI 3.0 и может использоваться для управления ресурсами базовой сети АТМ. ILMI может использоваться для взаимного управления между конечной станцией АТМ и коммутатором АТМ, а также между коммутатором корпоративной сети и коммутатором сети общего пользования.

Литература

· Назаров А.Н., Симонов М.В. Высокоскоростные асинхронные сети АТМ. Эко-Трендз: М., 1997.

· ATM Forum CBTs, Combined Release 1.0 (December ’96).

· Asynchronous Transfer Mode: solution for boardband ISDN / Martin de Prycker. - 2nd ed. - Ellis Horwood Limited, 1993.

· Communication of the ACM / Feb. 1995 / Vol. 38, No. 2.