Лекция 5 Базовые знания об atm

Вид материала

Лекция

Содержание Параметры скорости передачи Параметры неравномерности трафика Временные параметры передачи ячеек Функции диагностики и анализа неисправностей

Подобный материал:

• Лекция 02. Операционная система Windows 11, 95), 161.19kb.
• Лекция №2 Тема: характеристика социологического знания, 195.16kb.
• План «курсы трейдинга» День 1 Вступительная лекция Знакомство. Базовые понятие о трейдинге., 56.64kb.
• Учебной дисциплины «Методы оптимизации» для направления 011200. 62 «Физика», 35.89kb.
• Концепция Джамбаттиста Вико: первая попытка разработать методологию специфического, 513.48kb.
• Лекция №2 Базовые экономические понятия. Методы экономики. «Метод», 51.68kb.
• Тема: Предмет, задачи, базовые понятия финансового менеджмента, 423.89kb.
• 1. Какой протокол рассчитан на обработку ошибок при передаче, 66.19kb.
• Карта компетенций дисциплины, 61.27kb.
• Программа учебной дисциплины "Экономика отрасли", 476.76kb.

Лекция 5


Базовые знания об ATM


Самым первым принципом сетей ATM является то, что информация в них передается в виде ячеек - кадров фиксированного размера 53 байта. Прин­цип передачи трафика в сетях ATM представлен схематично на рис. 5.1.





Рис.5.1. Передача данных в сетях ATM


Как видно из рисунка, формирование данных ATM осуществляется в два этапа.

Вначале выполняется сегментация данных в виде ячеек ATM. Различ­ные типы данных преобразуются в формат ячеек ATM.

Выделяются несколько типов данных: данные с постоянной скоростью (Constant Bit Rate, CBR) и дан­ные с переменной скоростью передачи (Variable Bit Rate, VBR).

Кроме этого, по сети ATM передаются так называемые пакетные данные, которые занима­ют постоянную полосу, однако передаются по ней нерегулярно (пакетами).

К такому типу трафика относятся данные LAN.

Каждый блок данных разбивается на ячейки размером 48 байт, к каждой ячейке добавляется заголовок 5 байт, где содержится управляющая и адрес­ная информация.

Если размер блока данных превышает 48 байт, то блок дан­ных (PDU) разделяется на несколько блоков.

Такая процедура называется сег­ментацией трафика. На удаленном конце, когда разные части PDU восста­навливаются из разных ячеек, происходит процедура сращивания данных.

Процедура сегментации/сращивания сокращенно называется SAR и широко используется в технологии ATM. По сути, SAR требует «порубить» передавае­мый в сети трафик на «макароны» фиксированного размера, а затем снова восстановить исходную структуру трафика.

Полученные в ходе преобразования трафика ячейки мультиплексируются методом асинхронного мультиплексирования, т.е. по мере поступления яче­ек. При передаче ячейки занимаются выделенные для них свободные времен­ные интервалы синхронной системы передачи.

Асинхронный режим мульти­плексирования представляет собой вторую отличительную особенность тех­нологии ATM.

Еще одним важным элементом концепции ATM является то, что эта техно­логия ориентирована на установление соединения, т.е. для передачи данных необходимо предварительно установить виртуальное соединение по сети.

Виртуальное соединение в сети характеризуется двумя понятиями:

• вирту­альный путь (Virtual Path, VP) и
  
• виртуальный канал (Virtual Channel, VC).
  

Вирту­альный путь представляет собой то самое виртуальное соединение по сети, без которого не может быть обмена данными в технологии ATM. Виртуальные каналы VC входят в состав VP и обеспечивают передачу разного типа трафи­ка (рис.5.2).





Рис.5.2. Виртуальные пути VP и виртуальные каналы VC


Два поля

• VPI (Virtual Path Identifier - идентификатор виртуального пути) и
  
• VCI (Virtual Channel Identifier - идентификатор виртуального канала)
  

образуют адресное поле каждой ячейки ATM.

При этом поле VPI определяет номер вир­туального пути, а поле VCI - номер виртуального канала в данном пути. VPI и VCI задают полное адресное поле данной ячейки.

Помимо передачи адресной информации определенные значения VPI и VCI зарезервированы под различ­ные задачи передачи служебной информации в сети ATM.

В результате поня­тия VP и VC входят в основу технологии ATM.

Виртуальный путь и виртуальный канал между точкой приема и точкой пе­редачи являются постоянными для заданного потока ячеек. В процессе пере­дачи потока по сети может иметь место коммутация как на уровне VP, так и на уровне VC (рис.5.3).





Рис.5.3. Коммутация VP и VC в сети ATM

Основной отличительной особенностью ATM как технологии является ин­теграция в одной сети трафика различной структуры.

Это удобное качество сети ATM сильно повлияло на внутреннюю структуру последней, поскольку для передачи разных типов трафика к сети предъявляются различные требо­вания, так что внутри сети ATM необходима реализация алгоритмов разделе­ния трафика на классы и осуществление процедур контроля качества

(Quality of Service, QoS) для каждого класса трафика. Объединение разнородного тра­фика привело к высокой сложности таких алгоритмов.

Стандартами ATM Forum предусмотрено разделение всего трафика ATM на пять классов.

• Трафик, передаваемый с постоянной скоростью (CBR).
  
• Трафик, передаваемый в реальном времени с переменной скоростью (Real-Time VBR, или rt-VBR).
  
• Трафик, передаваемый не в реальном времени с переменной скорос­тью (Non-Real-Time VBR, или nrt-VBR).
  
• Трафик, передаваемый с неопределенной скоростью (Unspecified Bit Rate, UBR).
  
• Трафик, передаваемый с максимально доступной скоростью (Available Bit Rate, ABR)
  

Анализ и управление качеством услуг выполняется для каждого класса трафика отдельно и включает контроль ряда параметров QoS.

Особенность трафика ATM - его пакетная структура и процедуры статистического мульти­плексирования в сети, поэтому в отличие от параметров качества сетей с временной коммутацией, где параметры качества сводятся к производным параметра ошибки (BER) и задержке группового потока (RTD), в сети ATM параметров качества намного больше. В целом все параметры качества раз­деляются на следующие группы:

• параметры скорости передачи;
  
• параметры неравномерности трафика (частота всплесков, уровень всплесков и т.д.);
  
• временные параметры передачи ячеек;
  
• параметры системы передачи ATM.
  

Для каждой группы QoS определяется перечень параметров, характеризу­ющих ту или иную особенность передачи трафика ATM по сети.

В результате для каждого класса трафика устанавливается свой набор параметров, учи­тывающий его особенности.

Значения этих параметров QoS определяют так называемый трафиковый контракт, или критерий качественной и некачествен­ной услуги. Рассмотрим детально перечисленные параметры QoS.


Параметры скорости передачи


Как известно, в сети ATM данные могут передаваться практически с лю­бой скоростью как с постоянной, так и с переменной. Группа параметров ско­рости передачи характеризует скорость передаваемых данных и ее измене­ние.

Эта группа параметров отличает ATM от других технологий первичной сети (PDH, SDH), где скорость передачи данных фиксирована. К параметрам скорости передачи относятся:

• пиковая скорость передачи (Peak Cell Rate, PCR) - кратковременная допустимая пиковая скорость передачи данных;
  
• допустимая скорость передачи (Sustainable Cell Rate, SCR) - допустимая скорость передачи, поддерживаемая данным соединением и обеспе­чивающая приемлемый уровень качества для данного соединения;
  
• минимальная скорость передачи (Minimum Cell Rate, MCR).
  

Параметры неравномерности трафика


Поскольку в сети ATM трафик передается в виде ячеек, т.е. имеет пакет­ную структуру, передача трафика может производится блоками разной длины (беретами).

Возникает задача определения степени неравномерности тра­фика. Хотя в теории можно встретить несколько параметров, характеризую­щих эту неравномерность, в практике эксплуатации встречается один пара­метр - максимальный размер блока (Maximum Burst Size, MBS).


Временные параметры передачи ячеек


Отличительной особенностью сетей с коммутацией пакетов являются за­держки передачи информации.

Для сетей с коммутацией каналов задержка передачи данных от передатчика данных до приемника является величиной постоянной (RTD).

Для сетей с коммутацией пакетов, в том числе и для ATM, задержка передачи данных может варьироваться по времени, так что необхо­димо говорить не об одном параметре задержки, а о статистическом распре­делении задержек передачи данных.

В реальной практике для того, чтобы ха­рактеризовать задержку передачи данных, использовать распределение ока­зывается неудобно.

Поэтому выбирается несколько параметров, наиболее важных для эксплуатации.

• Средняя задержка передачи ячейки (Cell Transfer Delay, CTD) - сред­нее время, необходимое для передачи ячейки от одной точки до другой.
  
• Вариация времени задержки (Cell Delay Variation, CDV) - вариация па­раметра CTD.
  

Из вышесказанного следует, что параметр CDV также является статистически распределенным.

Предполагается, что среднее значение и вариация задержки в достаточ­ной мере отражают структуру распределения задержки в сети ATM, поэтому в практике эксплуатации ограничиваются этими двумя параметрами.

Для передачи трафика разного типа в ATM используются различные мето­ды преобразования данных пользователя в ячейки ATM.

В структуре протоко­ла ATM такие методы выносятся на уровень приложений ATM (уровень AAL). Для разных категорий трафика существуют свои параметры AAL (табл.5.1).


Таблица.5.1. Классы служб ATM и уровни AAL

Пример трафика	Речь (класс А)	Видео (класс В)	Данные (например, Frame Relay) (класс С)	Трафик LAN (класс D)
Синхронизация	Требуется		Не требуется
Скорость	Постоянная	Переменная
Соединение	Ориентировано на установление соединения			Без соединения
Тип ML	AAL1	AAL2	ML 5	ML 3/4

Применительно в проблеме передачи трафика ADSL, можно утверждать, что это трафик, который относится к классу С, т.е. трафику с переменной ско­ростью. Такой трафик загружается в сеть ATM с применением процедуры AAL 5.

В то же время использование технологий IAD и VoDSL в традиционной ADSL приводит к появлению трафика AAL .

В современных сетях ADSL2/ADSL2+ концепции IAD и VoDSL реализуются методами VoIP (см. [1] глава 2).

В таком случае весь трафик в ADSL можно отнести к классу AAL 5 и сосредоточить свое вни­мание именно на нем.

Завершая рассмотрение технологических основ ATM, обратим особое внимание на встроенные процедуры контроля на специальных служебных ячейках (Operating And Maintenance, ОАМ - обслуживание и управление), ко­торые широко применяются в технологии ADSL.

Подобно тому, как в сети SDH для повышения ее надежности и управляе­мости используются специальные сигналы о неисправностях, такие же сиг­налы применяются и в сети ATM. Сигналы о неисправностях ATM передаются в виде потоков служебных ячеек, получивших название ячеек ОАМ.

Всего в стандартах ITU-T предусмотрено пять потоков передачи ячеек ОАМ. Поток служебных ячеек эквивалентен создаваемому в системе передаче ка­налу передачи сообщений о неисправностях.

Эти потоки обозначаются как потоки F.

Потоки F1, F2 и F3 определяют передачу сигналов о неисправностях в сети ATM на физическом уровне и соответствуют сигналам

• уровня регене­раторной секции (F1),
  
• уровня мультиплексорной секции (F2) и
  
• уровня марш­рута высокого уровня (F3).
  

Эти сигналы полностью аналогичны сигналам в системе SDH и для нашей темы не интересны.

Дополнительными уровнями сигналов о неисправностях являются

• уровень виртуального пути VP (поток F4) и
  
• уровень виртуального канала VC (поток F5).
  

В этих двух потоках реализуется специфический для ATM механизм диагнос­тики виртуальных соединений, на который следует обратить особенное вни­мание.

Поток F4 предназначен для передачи ячеек ОАМ, выполняющих функции мониторинга состояния соединения на уровне виртуального пути (VPC). Ячей­ки ОАМ F4 генерируются устройствами ATM и вставляются в общий поток ячеек от пользователя.

Таким образом, ячейки ОАМ имеют тот же VPI, что и ячейки пользователя. Передача ячеек ОАМ F4 осуществляется двунаправлено, причем оба направления передачи потока F4 должны соответствовать одному физическому пути для выполнения функция мониторинга качества и диагностики неисправностей.

Существует два типа потоков F4, которые могут сосуществовать в одном соединении VPC (рис.5.4):

• поток «точка-точка» - поток ячеек ОАМ между двумя точками доступа к виртуальному пути, такой поток обозначается идентификатором VCI=4;
  
• сегментный поток - поток ячеек ОАМ между двумя участками или сег­ментами виртуального соединения, такой поток обозначается иденти­фикатором VCI=3.
  

В результате использования двух потоков ячеек виртуальный путь VP кон­тролирует как единое целое или по отдельным сегментам.

Аналогично поток F5 предназначен для передачи ячеек ОАМ, выполняю­щих функции мониторинга состояния соединения на уровне виртуального ка­нала (VCC). Ячейки ОАМ F5 генерируются устройствами ATM и вставляются в общий поток ячеек от пользователя.

Таким образом, ячейки ОАМ F5 имеют тот же адрес VPI/VCI, что и ячейки пользователя. Разделение ячеек пользова­теля и ячеек ОАМ выполняется по информации в поле PTI заголовка ячеек.





Рис.5.4. Поток F4 типов «точка-точка» и сегментный поток


Так же как и для потока F4 существуют два типа потоков F5 (рис.5.5):

• 
  
  
  поток «точка-точка» - поток ячеек ОАМ между двумя точками доступа к
  

виртуальному каналу, такой поток обозначается идентификатором РТ1=101;

• сегментный поток - поток ячеек ОАМ между двумя участками или сег­ментами
  

виртуального канала, такой поток обозначается идентифика­тором PTI=100.


Рис.5.5. Поток F5 типов «точка-точка» и сегментный поток


Рассматривая функции, выполняемые ячейками ОАМ (обоими типами ячеек потоков F4 и F5), следует отметить, что эти функции довольно разнообраз­ные, и это разнообразие определяет различную структуру ячеек ОАМ.

Сюда входят функции передачи сигналов о неисправностях, контроля связности VP/VC, образования шлейфов для диагностики, контроля BER и пр.

В целом все функции ячеек ОАМ можно разделить на три группы:

• диагностика неисправностей в сети ATM;
  
• управление загрузкой и анализ эффективности использования ресурса сети;
  
• процессы активации и деактивации процедур управления с использо­ванием потоков ОАМ.
  

Рассмотрим отдельно функции, выполняемые в ATM ячейками ОАМ.


Функции диагностики и анализа неисправностей


Эта группа функций очень важна, поскольку обеспечивает базу для рабо­ты систем управления сетью ATM. На уровне потоков F4 и F5 формируются сигналы о неисправностях VP/VC-AIS(RDI) в зависимости от направления пе­редачи информации. В случае возникновения неисправности виртуального пути или виртуального канала в прямом направлении передачи передается сигнал VP/VC-AIS, а в обратном - VP/VC-RDI. Эти четыре сигнала обеспечи­вают в сети ATM диагностику на уровне виртуального пути и виртуального канала. В качестве примера на рис.5.6 представлена схема генерации со­общений о неисправностях в сети ATM уровня виртуального соединения.




Рис.5.6. Генерация сообщений VP-AIS/RDI и VC-AIS/RDI в случае возникновения

неисправности в сети ATM


Библиография


1. Бакланов И.Г. Технологии ADSL/ADSL2+: теория и практика применения.-М.: Метротек,2007.


Контрольные вопросы

1. Изобразите схему передачи данных в сетях ATM.
   
2. Перечислите типы данных сетей ATM.
   
3. Опишите процедуру сегментации трафика.
   
4. Опишите процедуру асинхронного мультиплексирования.
   
5. Опишите параметры, которыми характеризуется виртуальное соединение.
   
6. Изобразите схему коммутация VP и VC в сети ATM.
   
7. Перечислите классы трафика в сети ATM.
   
8. Перечислите группы QoS сети АТМ.
   
9. Охарактеризуйте термин «трафиковый контракт».
   
10. Назовите параметры скорости передачи в сети АТМ.
    
11. Перечислите параметры неравномерности трафика в сети АТМ.
    
12. Охарактеризуйте параметры CTD и CDV сети АТМ.
    
13. Охарактеризуйте потоки F1,F2,F3 для сети АТМ.
    
14. Охарактеризуйте потоки F4,F5 для сети АТМ.
    
15. Какие могут существовать типы потока F4.
    
16. Изобразите схему потока F4 «точка-точка».
    
17. Какие могут существовать типы потока F5.
    
18. Изобразите схему потока F5 «сегментный поток».
    
19. Перечислите, на какие группы можно разделить функции ячеек ОАМ.