Сеть ATM имеет классическую иерархическую структуру крупной территориальной сети — конечные станции соединяются индивидуальными линиями связи с коммутаторами нижнего уровня, которые, в свою очередь, соединяются с коммутаторами более высоких уровней. Коммутаторы ATM поддерживают как каналы PVC, так и каналы SVC. Для сетей ATM определен протокол маршрутизации PNNI (Private NNI — частный интерфейс NNI), с помощью которого коммутаторы могут строить таблицы маршрутизации автоматически, причем с учетом требований инжиниринга трафика. В публичных сетях ATM обычно используются адреса в стандарте Е.164, что делает простым взаимодействие этих сетей с телефонными сетями. Адреса ATM имеют иерархическую структуру, подобно телефонным номерам или IP-адресам, которая обеспечивает масштабируемость сетей ATM до любого уровня, даже общемирового.
В больших сетях применяется понятие агрегированного виртуального пути, который объединяет виртуальные каналы, имеющие в сети ATM общий маршрут между исходным и конечным узлами или общую часть маршрута между некоторыми двумя коммутаторами сети.
Стандарт ATM не вводит свои спецификации на реализацию физического уровня. Здесь он основывается на технологиях SDH/SONET и PDH, принимая их иерархию скоростей.
Комплексная поддержка параметров QoS
ATM разбивает весь трафик на 5 классов: А, В, С, D и X. Первые четыре класса представляют трафик типовых приложений, которые отличаются устойчивым набором требований к задержкам и потерям пакетов, а также тем, генерируют они трафик с постоянной (CBR) или переменной (VBR) битовой скоростью. Класс X зарезервирован для уникальных приложений, набор характеристик и требований которых не относится ни к одному из первых четырех классов.
Кадр ATM в 53 байта с полем данных 48 байт явился результатом компромисса между требований эластичного и чувствительного к задержкам трафиков. Первому типу соответствовал размер поля данных в 32 байта, а вторые — в 64 байта. Небольшой и фиксированный размер кадра ATM дал ему специальное название — ячейка.
Чтобы пакеты содержали адрес узла назначения и в то же время процент служебной информации не превышал размер поля данных пакета, в технологии ATM применен стандартный для WAN прием — передача ячеек в соответствии с техникой виртуальных каналов. Общая длина номера виртуального канала составляет 24 бит, что вполне достаточно для обслуживания большого количества виртуальных соединений каждым портом коммутатора глобальной (может быть всемирной) сети ATM.
В технологии ATM для каждого класса трафика определен набор количественных параметров, которые приложение должно задать. В технологии ATM поддерживается следующий набор основных количественных параметров для трафика виртуального соединения:
пиковая скорость передачи ячеек (Peak Cell Rate, PCR);
средняя скорость передачи ячеек (Sustained Cell Rate, SCR);
минимальная скорость передачи ячеек (Minimum Cell Rate, MCR);
максимальная величина пульсаций (Maximum Burst Size, MBS);
доля потерянных ячеек (Cell Loss Ratio, CLR);
задержка передачи ячеек (Cell Transfer Delay, CTD);
вариация задержек ячеек (Cell Delay Variation, CDV).
Параметры скорости измеряются в ячейках в секунду, максимальная величина пульсаций — в ячейках, а временные параметры — в секундах.
Стек протоколов ATM
Стек протоколов ATM показан на рис. 19.1, а распределение протоколов по конечным узлам и коммутаторам ATM — на рис. 19.2.
Стек протоколов ATM соответствует нижним уровням семиуровневой модели ISO/OSI и включает уровень адаптации ATM, уровень ATM и физический уровень.
Прямого соответствия между уровнями протоколов технологии ATM и уровнями модели OSI нет.
Верхние уровни сети | ||
Уровни адаптации ATM (AAL1-5) | Подуровень конвергенции (CS) | Общая часть подуровня конвергенции |
Специфическая для сервиса часть | ||
Подуровень сегментации и реассемблирования (SAR) | ||
Уровень ATM (маршрутизация пакетов, мультиплексирование, управление потоком, обработка приоритетов) | ||
Физический уровень | Подуровень согласования передачи | |
Подуровень, зависящий от физической среды |
Рис. 19.1. Структура стека протоколов ATM
Конечный узел Коммутатор Коммутатор Конечный узел
Рис. 19.2. Распределение протоколов по узлам и коммутаторам сети ATM
Уровень адаптации ATM
Уровень адаптации ATM (ATM Adaptation Layer, AAL) представляет собой набор протоколов AAL1-AAL5, которые преобразуют сообщения протоколов верхних уровней сети ATM в ячейки ATM нужного формата. Функции этих уровней достаточно условно соответствуют функциям транспортного уровня модели OSI, например функциям протокола TCP или UDP.
Уровень адаптации состоит из двух подуровней.
Подуровень сегментации и реассемблирования (Segmentation And Reassembly, SAR) занимается разбиением (сегментацией) сообщения, принимаемого AAL от протокола верхнего уровня, на ячейки ATM, снабжением их соответствующим заголовком и передачей уровню ATM для отправки в сеть.
Подуровень конвергенции (Convergence Sublayer, CS) — решает такие задачи, как обеспечение временной синхронизации между передающим и принимающим узлами (для трафика, требующего такой синхронизации), контролем и возможным восстановлением битовых ошибок в пользовательской информации, контролем целостности передаваемого пакета компьютерного протокола (Х.25, Frame Relay).
Самостоятельно обеспечить требуемые параметры трафика и QoS протоколы AAL не могут. Для выполнения соглашений трафик-контракта требуется согласованная работа коммутаторов сети вдоль всего виртуального соединения. Эта работа выполняется протоколом ATM, обеспечивающим передачу ячеек различных виртуальных соединений с заданным уровнем качества обслуживания.
Протокол ATM
Протокол передает ячейки через коммутаторы при установленном и настроенном виртуальном соединении. Протокол ATM выполняет коммутацию по номеру виртуального соединения, который в технологии ATM разбит на две части:
□ идентификатор виртуального пути (Virtual Path Identifier, VPI);
□ идентификатор виртуального канала (Virtual Channel Identifier, VCI).
Поля идентификатора виртуального пути (VPI) и идентификатора виртуального канала (VCI) занимают соответственно 1 и 2 байта. Эти поля задают номер виртуального соединения, разделенный на старшую (VPI) и младшую (VCI) части.