4.3 Технология мультиплексирования АТМ Развитие технологии ATM связано с развитием цифровых широкополосных сетей с интеграцией служб B-ISDN (Broadband Integrated Services Digital Network). Для B-ISDN ATM является, прежде всего, эффективной транспортной средой для переноса любого трафика единообразными пакетами (ячейками). Кроме того, ATM имеет следующие свойства: поддерживает все существующие услуги и перспективные, которые будут создаваться; высокоэффективное использование транспортной среды за счет реализации алгоритмов временного и статистического мультиплексирования; малое время обработки трафика в коммутационных узлах; простое и надежное управление и контроль ресурсов сети. Технология ATM – это триединая технология коммуникаций, которая обеспечивает: передачу (транспортировку) любого трафика; мультиплексирование; коммутацию. Понятие асинхронности обозначает, что ячейки, переносящие трафик, могут появляться в сети в случайные интервалы времени. Эти интервалы определяются случайным характером трафика. Высокая эффективность технологии транспортировки ATM создается благодаря высокой скорости передачи ячеек емкостью 53 байта, возможностями по изменению их маршрутов, запоминания, исправления ошибок. Таким образом, сети ATM – это сети, транспортирующие ячейки, это сети с установлением соединения между двумя и более точками сети, где происходит обмен данными, это коммутируемые сети, где создаются каналы для реализации услуг, но это и сети с доставкой данных по различным маршрутам. Рисунок 4.21 Структура уровней асинхронного режима передачи Все вышеперечисленные и еще не раскрытые свойства ATM технологии определены большим пакетом рекомендаций различных международных и некоторых национальных стандартизирующих организаций: ATM Forum – консорциум производителей оборудования ATM; ITU-T – Международный Союз Электросвязи, фундаментально определивший структуру уровней(рисунок 4.21), модель B-ISDN (рисунок 4.22) и модель ATM в ее составе. Архитектура технологии ATM базируется на трехмерной модели B-ISDN , состоящей из трех плоскостей: плоскости сигнализации и контроля, плоскости пользователя, плоскости управления. Эти плоскости связывают физический уровень, уровень ATM, уровень адаптации ATM и верхние уровни (сигнализации и служб). Структура модели B-ISDN приведена на рисунке 4.22. Плоскость сигнализации и контроля обеспечивает установление, прекращение и контроль соединений. Для этого в плоскости предусмотрены функции сигнализации, адресации и маршрутизации. Благодаря этой плоскости создаются соединения. Плоскость услуг (пользовательская) обеспечивает передачу информации в виде данных, аудио- и видео информации. Плоскость защиты данных пользователя и управления потоком. Плоскость управления обеспечивает совместную работу двух первых плоскостей. Она позволяет координировать управление плоскостями и уровнями. Управление плоскостями позволяет получить единую систему с единым описанием, а управление уровнями обеспечивает предоставление требуемых от отдельных уровней ресурсов для конкретных случаев. Рисунок 4.22 Трехмерная модель B-ISDN Рисунок 4.23 Структура AAL Уровень адаптации ATM (AAL, ATM Adaptation Layer) представляет собой набор протоколов AAL1-AAL5, которые преобразуют сообщения протоколов верхних уровней в ячейки ATM нужного формата, и, наоборот, из ячеек восстанавливает информационные потоки. Уровень адаптации состоит из нескольких подуровней (рисунок 4.23). Нижний подуровень AAL, называемый сегментирующим и собирающим (Segmentation and Reassemble, SAR), не зависит от типа протокола AAL, т.е. от трафика, и занимается разбиением (сегментированием) сообщения, принимаемого от верхнего подуровня. Сегмент составляет 48 байт. Далее сегмент получит заголовок (5 байт) и будет направлен на физический уровень в виде ячейки ATM (53 байта). Верхний подуровень AAL, называемый подуровнем конвергенции (Convergence Sublayer, CS), зависит от конкретного вида трафика. Протоколы CS решают многие задачи: синхронизацию передачи и приема, контроль битовых ошибок, мультиплексирование пользовательских данных и т.д. Для нормальной работы AAL формируются служебные сообщения, включаемые в блоки данных перед сегментацией. Передача данных через уровень AAL может происходить в двух режимах: сообщения и потока. Благодаря AAL созданы несколько классов обслуживания (рисунок 4.24). Рисунок 4.25 Форматы ячеек АТM Уровень ATM полностью не зависит от процессов физического уровня. Основная задача ATM уровня состоит в подготовке данных, получаемых от ААL, для передачи в сеть на передаче. На приемной стороне ячейки, поступившие из сети, преобразуются в поток сегментов, направляемых на AAL. Кроме того, ATM уровень транслирует ячейки в сети через коммутаторы, мультиплексирует и разделяет потоки ячеек. На уровне ATM обрабатываются ячейки следующих форматов (рисунок 4.25): «пользователь – сеть»; «сеть – сеть». Сокращения, приведенные на рисунке 4.25: GFC, Generic Flow Control – контроль общего потока, используемый только на участке доступа пользователя в сеть B-ISDN; VPI, Virtual Path Identifier – идентификатор виртуального пути (маршрута); VCI, Virtual Channel Identifier – идентификатор виртуального канала (соединения для услуги); PTI, Payload Type Identifier – идентификатор типа нагрузки (пользовательской или управленческой) и указания на перегрузку сети; CLP, Cell Loss Priority – приоритет потери ячейки (CLP=0, CLP=1); НЕС, Header Error Control – управление ошибками в заголовке. Контрольная сумма, вычисляемая с помощью корректирующего кода Хэмминга, которая позволяет обнаруживать и исправлять отдельные ошибки. В транспортной сети уровень ATM играет ключевую роль, поскольку обеспечивает соединения виртуального (логического) вида. В сети доступа уровень АТМ важнейшая составляющая и совместно AAL обеспечивают эффективное мультиплексирование в виртуальных соединениях в соответствии с системой QoS [61,103]. Виртуальное соединение – это логический канал между двумя конечными устройствами сети ATM, который используется для доставки (транспортировки) ячеек. Различают два вида соединений: виртуальные каналы и виртуальные пути. Виртуальный канал – это однонаправленное соединение для передачи ячеек, имеющих единый идентификатор (VCI). Как правило, соединение в виде виртуального канала состоит из отдельных участков с различными VCI. Трансляцию ячеек согласно VCI обеспечивают коммутаторы сети, в которых записываются таблицы идентификации. Таблица позволяет коммутатору определить дальнейший путь следования. Виртуальный путь объединяет группу однонаправленных каналов, которые имеют общий идентификатор VPI. Промежуток сети между двумя точками, в которых назначение и преобразование VPI, называют звеном виртуального пути. Каждое звено содержит таблицы маршрутов (путей), которые назначаются (создаются) при конфигурировании пути и являются кроссовыми соединениями. Соединения виртуальных каналов могут быть трех видов, кроссируемые (PVC, Permanent Virtual Circuits), коммутируемые с помощью сигнальных систем (SVC, Switched Virtual Circuits), гибридные (SPVC, Switched – Permanent VC). Физический уровень – самый нижний уровень модели ATM и определяет физический интерфейс. Он делится на два подуровня: подуровень согласования с системой передачи и подуровень физической среды (рисунок 4.22). Физический уровень ATM может быть реализован технологиями PDH, SDH и прямой передачей ячеек в физическую среду через конвертор линии (электрический, оптический), в котором происходит линейное кодирование/декодирование и модуляция несущей частоты. В настоящее время сети доступа с точки зрения мультиплексирования и создания трактов передачи выполняются интегрированными. Например, мультиплексоры доступа DSLAM (Digital Subscriber Loop Access Multiplex) выполняют две основные функции: оконечные устройства для линий пользователей xDSL; статистиче ское мультиплексирование для потоков ячеек ATM. В них исполь зуются виртуальные соединения ATM (виртуальные каналы VC). DSLAM направляет потоки данных в сети данных, а речевые сообщения в телефонные узлы Другим примером комплексного использования технологий мультиплексирования в сети доступа выступают интегрированные устройства доступа VoDSL [4], в котором сочетается передача речевых сообщений телефонии, IP передачи для Internet и пакетной передачи речи VoIP, передача сжатого трафика видеосигналов (VoATM) (рисунок 4.26). Уровень ATM в этом примере обеспечивает статистическое мультиплексирование информационных и служебных ячеек (53 байта) с приоритетным обслуживанием сегментов, образуемых на AAL2 (48 байт второго типа адаптационного уровня ATM). Физическая медная цепь, в которой идет передача методом xDSL (модемом xDSL), сохраняет возможность использования обычного телефонного соединения. С другими примерами мультиплексирования, многопротокольной маршрутизации, концентрации и гибкого управления трафиком можно познакомиться в следующей литературе [45, 46, 47, 48, 49, 50].

назад | оглавление | вперёд