Справочник по сетевым протоколам

Особенности технологии АТМ


Технология ATM является наиболее перспективным решением задачи переноса разнородной информации в широкополосных цифровых сетях с интеграцией служб. Это - специфический, подобный пакетному, метод переноса информации, использующий принцип асинхронного временного мультиплексирования.

Метод АТМ является ориентированным на соединения: любой передаче информации предшествует организация виртуального соединения (коммутируемого или постоянного) между отправителем и получателем данных, что впоследствии упрощает процедуры маршрутизации. Данные перед их передачей по каналам связи делятся на участки длиной 48 байт. К ним добавляется заголовок (5 байт). Образуются ячейки, которые передаются с использованием виртуальных каналов, т.е. имеющих идентификатор логических каналов, организуемых между двумя устройствами для установления связи. В одном физическом канале связи, как правило, передаются совместно ячейки, принадлежащие множеству различных виртуальных каналов. Ячейки, поступающие от различных комплектов оконечного оборудования данных, объединяются в канале связи, образуя групповой сигнал, и коммутируются в узлах сети.

По сравнению с коммутацией пакетов, где пакеты могут иметь различные размеры с различными расстояниями между ними, ячейки АТМ имеют строго фиксированную длину, кратную байту, и следуют друг за другом без перерывов. Это облегчает процедуры обработки сигнала, что позволяет повысить скорость передачи информации и предоставляет возможности широкополосной связи. В отличие от коммутации каналов с временным уплотнением ячейки предоставляются пользователям только на время передачи информации. При отсутствии необходимости передачи информации пользователь не занимает ресурсы сети связи, что повышает эффективность их использования. Отсюда происходит название метода: термин “асинхронный” означает, что ячейки, принадлежащие одному соединению, поступают в канал связи нерегулярно, и временные интервалы предоставляются источнику сообщений в соответствии с его реальными потребностями.


Небольшая длина ячейки позволяет легко перемежать ячейки, используемые для различных приложений, таких как передача данных, речи и видеоизображений. Высокая скорость дает возможность передавать информацию в реальном масштабе времени.

Контрольные функции, такие как распознавание типа сообщения, подтверждение факта получения сообщения принимающим терминалом, выявление ошибок при передаче информации, управление повторной передачей и т.д. с целью упрощения процедур обработки ячеек промежуточными узлами связи переданы протоколам верхних уровней.

Общая композиция протоколов включает физический уровень, уровень АТМ, уровень адаптации (AAL - ATM Adaptation Layer), который зависит от вида предоставляемой услуги, и верхние уровни.

Физический уровень соответствует традиционному первому уровню эталонной модели взаимодействия открытых систем и регламентирует физическую среду переноса информации. Кроме того он обеспечивает функции идентификации границ ячеек, обнаружения и исправления ошибок в заголовках.

Уровень АТМ служит для мультиплексирования/ демультиплексирования ячеек, генерации заголовков ячеек, выделения информационного поля и прозрачный его перенос. Никакая обработка информационного поля (например, контроль на наличие ошибок) уровнем АТМ не выполняется. Граница между уровнем АТМ и уровнем адаптации соответствует границе между функциями, относящимися к заголовку, и функциями, относящимися к информационному полю.

Уровень AAL поддерживает функции протоколов верхних уровней, обеспечивает адаптацию с ними функций передачи уровня АТМ, а также соединения между АТМ и не-АТМ интерфейсами. Примерами функций данного уровня являются обнаружение информационных блоков, поступающих с верхнего уровня, их сегментация на передающем конце и преобразование исходного цифрового сигнала в ячейки АТМ, восстановление исходной информации из ячеек АТМ на приемном конце, направление информационных блоков к верхнему уровню, компенсация переменной величины задержки в сети АТМ для звуковых сигналов, обработка частично заполненных ячеек, действия при потере ячеек и т.д.



Любая специфическая информация уровня адаптации (например, длина поля данных, отметки времени, порядковый номер), которая должна быть передана между взаимодействующими уровнями адаптации, содержится в информационном поле ячейки АТМ.

Телекоммуникационная сеть, использующая технологию АТМ, состоит из набора коммутаторов, связанных между собой. Коммутаторы АТМ поддерживают два вида интерфейсов: интерфейс “пользователь - сеть” (UNI - user-network interface) и интерфейс “сеть - узел сети” (NNI - network-network interface). UNI соединяет оконечные системы АТМ (рабочие станции, маршрутизаторы и др.) с коммутатором АТМ, тогда как NNI может быть определен как интерфейс, соединяющий два коммутатора АТМ.



На рисунке показан форматячейки АТМ в соответствии со стандартом UNI.

VCIL Control HCS

AL
ДАННЫЕ
Заголовок 5 байт Поле данных 48 байт
VCIL - идентификатор постоянного виртуального канала (3 байта).

Control - поле управления (1 байт).

HCS - поле контрольной суммы (1 байт).

AL - поле адаптационного уровня АТМ (4 байта).
Как видно из рисунка, ячейка имеет размер 53 октета и включает заголовок длиной 5 октетов и информационное поле. Первые четыре двоичных символа заголовка выделены для поля общего управления потоком. Следующие 24 двоичных единицы используются для идентификации виртуального пути (ВП) и виртуального канала (ВК). Как отмечалось выше, сети АТМ являются ориентированными на соединение, и требуемая виртуальная цепь должна быть проложена через сеть АТМ прежде, чем какие-либо данные будут переданы. Для организации этой цепи технология АТМ предусматривает использование виртуальных каналов. Несколько ВК составляют виртуальный путь /14/. Все идентификаторы виртуальных путей и виртуальных каналов (ИВП и ИВК) имеют только местное значение в пределах отдельной линии и принимают новые значения в каждом коммутаторе сети АТМ. Ряд ИВК резервируется для трафика сигнализации и различных целей управления.

Три двоичных символа четвертого октета используются для идентификации типа сообщения, передаваемого в информационном поле ячейки (данные пользователя или служебная информация управления, контроля и обеспечения).



Данное поле “ тип полезной нагрузки” также может использоваться для информирования о перегрузке в сети.

В пятом октете заголовка содержится проверочная последовательность заголовка. Ячейка уничтожается, если в ее заголовке обнаруживается ошибка. Кроме того с помощью этого поля выполняется синхронизация ячеек АТМ. При отсутствии синхронизма по принятым четырем байтам вычисляется проверочный байт. Процедура повторяется до тех пор пока найденный таким образом проверочный байт не совпадет с принятым пятым байтом, после чего наличие синхронизации проверяется каждые 53 байта. Для поддержания синхронизации ячейки передаются постоянно, даже если нет информации для передачи. В этом случае посылаются пустые ячейки.

Формат ячейки, определенный для интерфейса NNI, немного отличается от рассмотренного. NNI-ячейки в отличие от ячеек UNI не содержат поля управления общим потоком, и четыре первых бита каждой ячейки используются расширенным полем идентификатора виртуального пути (12 бит). Поскольку поле управления общим потоком используется редко, но существует (его использование не определено, например, в решениях по UNI консорциума Форум АТМ), на практике функционального различия между ячейками UNI и NNI нет, кроме разве того, что ячейка последнего может поддерживать большее пространство идентификаторов ВП.


Содержание раздела